C++ 并发编程：如何识别和解决死锁问题
理解死锁
死锁是一种并发编程中常见的错误，它发生在一个或多个线程无限期等待被其他线程释放的资源时。这种情况会导致程序永远挂起。
为了理解死锁，请考虑以下场景：
- 线程 A 持有资源 R1，并尝试获取资源 R2。
- 线程 B 持有资源 R2，并尝试获取资源 R1。
如果此时两个线程都进入等待状态，等待对方释放资源，就会发生死锁。
检测死锁
在 C++ 中，我们可以使用 std::lock_guard 和 std::unique_lock 这样的锁保护资源。这些锁实现了死锁检测机制，如果检测到死锁，会抛出 std::system_error 异常。
我们可以通过捕捉此异常来检测死锁：
std::mutex m1;
std::mutex m2;
void foo() {
// 获取锁
std::lock_guard<std::mutex> lock1(m1);
std::lock_guard<std::mutex> lock2(m2);
// 其他操作...
}
int mAIn() { try { foo(); } catch (const std::system_error& e) { std::cerr << "死锁检测到：异常代码 " << e.code() << std::endl; } }
如果在运行此程序时发生死锁，我们会打印错误消息。
解决死锁
一旦检测到死锁，就需要解决它。以下是一些常见的解决方案：
- 按顺序获取锁：通过强制以特定顺序获取锁（例如，始终先获取 R1，然后获取 R2），可以防止死锁。
- 使用计时锁：计时锁会在一段时间后超时，迫使线程释放资源。
- 死锁恢复算法：使用专门的算法，比如银行家算法，可以检测和恢复死锁。
实战案例
考虑以下代码，它在两个线程之间共享一个银行账户对象：
class BankAccount {
public:
int balance;
std::mutex m;
};
void withdraw(BankAccount& account, int amount) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
if (account.balance >= amount)
account.balance -= amount;
}
void deposit(BankAccount& account, int amount) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
account.balance += amount;
}
如果两个线程同时调用 withdraw 和 deposit 函数，可能会发生死锁。我们可以通过按顺序获取锁来解决这个问题：
void withdraw(BankAccount& account, int amount) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
if (account.balance >= amount)
account.balance -= amount;
}
void deposit(BankAccount& account, int amount) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(account.m);
account.balance += amount;
}
以上就是C++并发编程：如何识别和解决死锁问题？的详细内容。
