C++在Linux中如何处理并发问题 - 问答

在Linux中，C++可以通过多种方式来处理并发问题。以下是一些常用的方法：

多线程：使用C++11引入的<thread>库可以轻松地创建和管理线程。你可以创建多个线程来执行不同的任务，从而实现并发。

#include <iostream>
#include <thread>

void print_hello() {
    std::cout << "Hello from thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(print_hello);
    std::thread t2(print_hello);

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

互斥锁（Mutex）：当多个线程需要访问共享资源时，可以使用互斥锁来确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。

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

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 Variable）：条件变量允许线程等待某个条件成立，或者通知其他线程某个条件已经成立。

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

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 << std::endl;
}

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

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

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

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

    return 0;
}

原子操作（Atomic Operations）：C++11提供了<atomic>库，支持原子操作，这些操作可以在多线程环境中安全地执行，而无需使用互斥锁。

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

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

void increment_counter() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        counter++;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(increment_counter);
    std::thread t2(increment_counter);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;

    return 0;
}

信号量（Semaphore）：虽然C++标准库没有直接提供信号量的实现，但你可以使用POSIX信号量（通过<semaphore.h>头文件）或者自己实现一个简单的信号量。
读写锁（Read-Write Lock）：对于读多写少的场景，可以使用读写锁来提高性能。C++标准库没有直接提供读写锁，但你可以使用POSIX读写锁（通过<pthread.h>头文件）或者第三方库。
无锁编程（Lock-Free Programming）：这是一种高级技术，它避免了使用锁，而是使用原子操作和其他技巧来实现线程安全的代码。

选择哪种方法取决于你的具体需求和应用场景。在设计并发程序时，还需要注意避免死锁、竞态条件和其他并发相关的问题。

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