C++ Linux中怎样实现并发 - 问答

在Linux中，C++可以通过多种方式实现并发。以下是一些常见的方法：

多线程：使用C++11引入的<thread>库可以轻松地创建和管理线程。

#include <iostream>
#include <thread>

void helloFunction() {
    std::cout << "Hello from a thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(helloFunction);
    t.join(); // 等待线程完成
    return 0;
}

异步任务：使用<future>和<async>库可以执行异步任务，并且可以获取它们的结果。

#include <iostream>
#include <future>

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int main() {
    std::async(std::launch::async, add, 5, 7); // 异步执行add函数
    // 可以继续执行其他操作
    // ...
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, add, 5, 7).get(); // 获取结果
    std::cout << "The result is " << result << std::endl;
    return 0;
}

互斥锁：使用<mutex>库可以保护共享资源，防止多个线程同时访问。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx; // 创建一个互斥锁

void printMessage(const std::string& msg) {
    mtx.lock(); // 锁定互斥锁
    std::cout << msg << std::endl;
    mtx.unlock(); // 解锁互斥锁
}

int main() {
    std::thread t1(printMessage, "Hello from thread 1");
    std::thread t2(printMessage, "Hello from thread 2");
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

条件变量：使用<condition_variable>库可以在多线程之间同步状态。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void printId(int id) {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    cv.wait(lck, []{return ready;}); // 等待条件变量
    std::cout << "Thread " << id << std::endl;
}

void go() {
    std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_all(); // 通知所有等待的线程
}

int main() {
    std::thread threads[10];
    // spawn 10 threads:
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads[i] = std::thread(printId, i);

    std::cout << "10 threads ready to race...\n";
    go(); // go!

    for (auto &th : threads) th.join();

    return 0;
}

信号量：虽然C++标准库没有直接提供信号量的实现，但是可以使用POSIX信号量（semaphore.h）或者Boost库中的信号量。
管道和命名管道：使用<sys/types.h>、<sys/stat.h>、<fcntl.h>、<unistd.h>等系统头文件可以实现进程间通信(IPC)，包括管道和命名管道。
消息队列：同样使用系统头文件，可以实现消息队列来进行进程间通信。
共享内存：使用<sys/ipc.h>、<sys/shm.h>等系统头文件可以实现共享内存，允许多个进程访问同一块内存区域。
套接字：使用<sys/socket.h>、<netinet/in.h>、<arpa/inet.h>等系统头文件可以实现网络编程，包括TCP和UDP套接字。

选择哪种并发模型取决于具体的应用场景和需求。多线程和异步任务通常用于提高程序的执行效率，而互斥锁、条件变量等同步机制则用于保证线程安全。

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