保障程序线程安全的利器：ccriticalsection详解

在多线程编程的过程中，线程之间的同步问题是很重要的一个问题。线程同步指的是多个线程的执行顺序以及相互之间的协作。如果线程之间不能很好地协同工作，那么程序就会变得混乱且容易出错。针对线程同步问题，Windows提供了几种同步对象，如事件(Event)、信号量(Semaphore)、互斥量(Mutex)等。今天我们要介绍的是其中一种比较常用的同步对象——ccriticalsection。

ccriticalsection是Windows平台下的同步对象，用于保护线程资源，防止多线程对同一资源进行并发访问时的不同步问题。下面我们来详细介绍ccriticalsection的使用方法和特点。

一、ccriticalsection的基本概念

ccriticalsection是Windows平台下的一种同步对象，用于在多线程环境中保护共享资源的并发访问。在创建ccriticalsection对象时，系统会为其分配一个临界区，多个线程访问该临界区时，只有一个线程可以进入，其他线程必须等待该线程离开才能进入。这种机制称为互斥(Mutex)。

与Mutex相比，ccriticalsection有以下几个优点：

（1）在ccriticalsection中，只有一个线程有权访问被保护的资源，其他线程需要等待，而Mutex允许多个线程同时访问同一资源，需要自己来保证同步的正确性。

（2）ccriticalsection是一种轻量级的同步对象，其内部实现了自旋锁(Spin Lock)的机制，当没有其他线程访问临界区时，当前线程并不进行线程挂起(Sleep)，而是以快速自旋的形式等待其他线程的释放，占用的资源更少。

（3）ccriticalsection可以嵌套使用，也就是说，一个线程可以多次进入一个被保护的临界区，不会被锁死。

二、ccriticalsection的使用方法

（1）创建ccriticalsection对象

通常情况下，我们使用全局变量定义ccriticalsection对象。在创建ccriticalsection对象时，需要使用InitializeCriticalSection函数对其进行初始化。该函数的原型如下：

VOID WINAPI InitializeCriticalSection(

_Out_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection

);

该函数只有一个参数，即ccriticalsection对象的指针。函数会对ccriticalsection对象进行初始化。创建一个ccriticalsection对象的代码如下：

CRITICAL_SECTION g_cs; // 定义全局变量

InitializeCriticalSection(&g_cs); // 初始化

（2）进入临界区

当一个线程希望进入临界区时，可以使用EnterCriticalSection函数。该函数的原型如下：

VOID WINAPI EnterCriticalSection(

_Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection

);

该函数只有一个参数，即ccriticalsection对象的指针。进入临界区的代码如下：

EnterCriticalSection(&g_cs);

如果当前没有其他线程访问临界区，当前线程就可以成功进入。如果有其他线程正在访问临界区，则当前线程会在该函数内部等待，直到其他线程释放临界区，当前线程才能进入。

（3）离开临界区

当一个线程完成对临界区的访问后，要及时释放临界区，使其他线程可以访问。这时可以使用LeaveCriticalSection函数。该函数的原型如下：

VOID WINAPI LeaveCriticalSection(

_Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection

);

该函数只有一个参数，即ccriticalsection对象的指针。释放临界区的代码如下：

LeaveCriticalSection(&g_cs);

注意，一定要匹配使用EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection函数，否则可能导致死锁。

（4）删除ccriticalsection对象

在不需要使用ccriticalsection对象时，可以使用DeleteCriticalSection函数将其删除。该函数的原型如下：

VOID WINAPI DeleteCriticalSection(

_Inout_ LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection

);

该函数只有一个参数，即ccriticalsection对象的指针。删除ccriticalsection对象的代码如下：

DeleteCriticalSection(&g_cs);

三、ccriticalsection的注意事项

（1）在使用ccriticalsection时，要注意不要在临界区内调用一些可能导致线程挂起的函数，如Sleep、WaitForSingleObject等。这样会导致其他线程无法访问临界区，从而降低性能。

（2）在使用ccriticalsection时，要注意匹配EnterCriticalSection和LeaveCriticalSection函数的使用，否则可能出现死锁问题。

（3）在使用ccriticalsection时，要注意处理异常情况。如果在临界区内发生了异常，需要手动调用LeaveCriticalSection函数释放临界区，否则可能导致其他线程无法访问临界区。通常情况下，可以使用try...finally语句来确保在发生异常时释放临界区，如下所示：

EnterCriticalSection(&g_cs);

try

{

// 执行一些操作

}

finally

{

LeaveCriticalSection(&g_cs);

}

（4）在使用ccriticalsection时，要注意避免出现死锁问题。死锁通常发生在多个线程相互等待对方释放资源的情况下，具体可以参考其他文章。

四、总结

ccriticalsection是Windows平台下的一种轻量级同步对象，用于在多线程环境中保护共享资源的并发访问。其内部实现了自旋锁的机制，占用资源较少。通过本文的介绍，我们可以清楚地了解到ccriticalsection的使用方法和注意事项。在多线程编程中，使用ccriticalsection可以保障程序的线程安全性，提高程序的稳定性和性能。