Linux下C++多线程同步怎么做

在Linux下使用C++进行多线程编程时，线程同步是一个重要的问题。以下是一些常用的线程同步机制：

1. 互斥锁（Mutex）

互斥锁是最基本的同步机制，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问。

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

std::mutex mtx; // 全局互斥锁

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

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

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

    return 0;
}

2. 条件变量（Condition Variable）

条件变量用于线程间的等待和通知机制。

#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;}); // 等待条件变量
    std::cout << "Thread " << id << '\n';
}

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(print_id, i);

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

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

    return 0;
}

3. 信号量（Semaphore）

信号量是一种更高级的同步机制，可以用于控制对共享资源的访问。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <semaphore>

std::binary_semaphore sem(0); // 二进制信号量

void print_block(int n, char c) {
    sem.acquire(); // 等待信号量
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << '\n';
}

void go() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟一些工作
    sem.release(); // 释放信号量
}

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

    std::thread t(go);

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

    return 0;
}

4. 原子操作（Atomic Operations）

原子操作可以在不使用锁的情况下实现线程安全的操作。

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

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

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

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

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

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

    return 0;
}

5. 屏障（Barrier）

屏障用于确保多个线程在某个点上同步。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <barrier>

std::barrier bar(2); // 创建一个屏障，等待两个线程

void print_hello() {
    std::cout << "Hello from thread " << std::this_thread::get_id() << '\n';
    bar.arrive_and_wait(); // 等待其他线程
    std::cout << "After barrier from thread " << std::this_thread::get_id() << '\n';
}

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

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

    return 0;
}

这些是Linux下C++多线程编程中常用的同步机制。根据具体的需求和场景，可以选择合适的同步机制来实现线程间的协调和通信。