C++ Linux编程如何处理多线程同步 - 问答

在C++ Linux编程中，处理多线程同步通常涉及使用互斥锁（mutexes）、条件变量（condition variables）、信号量（semaphores）和原子操作（atomic operations）等机制。以下是一些常用的同步方法：

互斥锁（mutexes）：互斥锁用于确保多个线程不会同时访问共享资源。在C++11中，可以使用std::mutex来实现互斥锁。

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

std::mutex mtx;

void print_block(int n, char c) {
    mtx.lock();
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << '\n';
    mtx.unlock();
}

int main() {
    std::thread th1(print_block, 50, '*');
    std::thread th2(print_block, 50, '$');

    th1.join();
    th2.join();

    return 0;
}

条件变量（condition variables）：条件变量允许线程在某个条件满足时等待，并在条件改变时被唤醒。在C++11中，可以使用std::condition_variable来实现条件变量。

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

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

void print_id(int id) {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    cv.wait(lck, []{return ready;});
    std::cout << "Thread " << id << '\n';
}

void go() {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_all();
}

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

    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    go();

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

    return 0;
}

信号量（semaphores）：信号量是一种计数器，用于控制多个线程对共享资源的访问。在Linux系统中，可以使用sem_t结构体和相关的函数来实现信号量。

#include <iostream>
#include <semaphore.h>
#include <thread>

sem_t sem;

void print_block(int n, char c) {
    sem_wait(&sem);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << '\n';
    sem_post(&sem);
}

int main() {
    sem_init(&sem, 0, 1);

    std::thread th1(print_block, 50, '*');
    std::thread th2(print_block, 50, '$');

    th1.join();
    th2.join();

    sem_destroy(&sem);

    return 0;
}

原子操作（atomic operations）：原子操作是一种不可中断的操作，可以确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突。在C++11中，可以使用std::atomic模板类来实现原子操作。

#include <iostream>
#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic<int> counter(0);

void increment_counter() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
    }
}

int main() {
    std::thread th1(increment_counter);
    std::thread th2(increment_counter);

    th1.join();
    th2.join();

    std::cout << "Counter: " << counter.load(std::memory_order_relaxed) << '\n';

    return 0;
}

这些同步方法可以根据实际需求进行选择和组合，以实现多线程之间的同步。

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