随着计算机性能的日益提高，多线程编程的需求也越来越强烈。多线程程序可以充分利用计算机的多核处理器，提高程序的性能。 但是，多线程编程也有其困难和风险。访问共享数据时可能会出现不同步和冲突，从而导致程序崩溃或数据损坏。

为了解决这个问题，Windows操作系统提供了一种关键部分实现--临界区（CCriticalSection），以保护共享数据的同时允许线程访问共享资源。 在本文中，我们将研究如何正确使用CCriticalSection保护多线程代码。

## CCriticalSection的介绍

CCriticalSection是MFC封装的一个轻量级临界区实现类。 它是Windows操作系统资源管理中的一个同步原语，可以用来保护共享资源，让多个线程在不同的时刻访问它。

CCriticalSection是一个互斥量，它使用Windows内核对象在多个线程之间共享内存。当一个线程获得临界区对象的锁时，其他的线程必须等待该锁被释放，才能去访问共享资源。

当多个线程需要访问共享资源时，CCriticalSection可以保证任意时刻只有一个线程可以访问该资源。同时，它又不是一个高度限制的同步原语，可以随时进入和退出临界区。这样，访问共享资源的效率也可以得到保证。

## 使用CCriticalSection的步骤

CCriticalSection的使用步骤有三个：

1.调用lock()函数获得临界区对象的锁。

2.执行需要保护的操作。

3.调用unlock()函数释放临界区对象的锁。

## 正确使用CCriticalSection

正确使用CCriticalSection需要注意以下几点：

###　避免死锁

死锁（deadlock）指的是两个或更多线程互相等待对方释放资源，从而导致程序无法继续执行。为了避免死锁，我们要按照相同的顺序获得和释放临界区对象的锁。并尽量避免在临界区内调用其他需要获得锁的函数。

假设线程A和线程B同时需要获得两个临界区对象的锁，它们执行的顺序不同就容易导致死锁。比如，A首先获得对象1的锁，然后等待对象2的锁；B却首先获得对象2的锁，然后等待对象1的锁。这时，A和B就会互相等待，导致程序无法继续执行。

为了避免死锁，我们要按照固定的顺序获得和释放临界区对象的锁。比如，使用两个互斥量mutex1和mutex2来保护两个共享资源，可以按照以下方式获得和释放锁：

```

CCriticalSection mutex1;

CCriticalSection mutex2;

// 线程A

mutex1.lock();

mutex2.lock();

// 访问共享资源1和2

mutex2.unlock();

mutex1.unlock();

// 线程B

mutex1.lock();

mutex2.lock();

// 访问共享资源1和2

mutex2.unlock();

mutex1.unlock();

```

这样，无论哪个线程先执行，都可以按照相同的顺序获得和释放锁，从而避免死锁。

### 避免竞态条件

竞态条件（race condition）指的是在多线程环境下，多个线程访问同一个共享资源，并试图同时修改该资源。这样容易导致数据不同步和错误。

为了避免竞态条件，我们要确保在临界区内对共享资源的读写是线程安全的。对于一个变量的读操作并不需要获得锁，但对于一个变量的写操作，我们要在临界区内实现它。

假设我们有一个共享资源sum，它的值会在多个线程中被自增。我们可以这样实现：

```

CCriticalSection mutex;

int sum = 0;

// 线程A

mutex.lock();

sum ++;

mutex.unlock();

// 线程B

mutex.lock();

sum ++;

mutex.unlock();

```

这个实现可以确保对于sum的自增操作是线程安全的，可以避免竞态条件。

### 避免资源泄漏

资源泄漏（resource leak）指的是程序动态分配的资源没有正确释放，导致内存泄漏或其他的问题。使用CCriticalSection的时候，要确保在任何时候都能释放临界区对象的锁，避免资源泄漏。

临界区对象的锁在lock()函数中获得，在unlock()函数中释放。如果在临界区内调用了return或者其它类似的退出函数，可能会导致锁没有被释放，从而导致资源泄漏。

比如，我们可以将临界区对象的锁定义为全局变量，再在程序退出时通过C++析构函数调用unlock()函数释放锁：

```

CCriticalSection mutex;

int sum = 0;

class MutexGuard

{

public:

MutexGuard(CCriticalSection& mutex) : m_mutex(mutex) {}

~MutexGuard() { m_mutex.unlock(); }

private:

CCriticalSection& m_mutex;

};

// 线程A

{

MutexGuard guard(mutex);

sum ++;

}

// 线程B

{

MutexGuard guard(mutex);

sum ++;

}

```

这样，我们在任何情况下都可以确保锁会被释放，避免资源泄漏。

## 总结

本文介绍了如何正确使用CCriticalSection保护多线程代码。我们发现，正确使用临界区是一个必要的技能，可以帮助我们开发出高质量的多线程应用程序。使用CCriticalSection，我们可以避免访问共享数据时出现的不同步和冲突，从而保证程序的稳定和性能。在使用CCriticalSection的时候，要注意避免死锁、竞态条件和资源泄漏，遵循良好的编程规范，才能开发出高效可靠的多线程程序。