Linux C++编程中如何进行并发编程 - 问答

在Linux环境下使用C++进行并发编程，可以采用多种方法。以下是一些常用的并发编程技术：

多线程：使用C++11引入的<thread>库来创建和管理线程。

#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;
}

互斥锁：使用<mutex>库来保护共享资源，防止数据竞争。

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

std::mutex mtx; // 创建一个互斥锁

void printMessage(const std::string& msg) {
    mtx.lock(); // 加锁
    std::cout << msg << std::endl;
    mtx.unlock(); // 解锁
}

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>库来实现线程间的同步。

#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;
}

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

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

    return 0;
}

原子操作：使用<atomic>库来进行无锁编程。

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

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

void incrementValue() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        sharedValue++; // 原子操作
    }
}

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

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

    std::cout << "Final value of sharedValue: " << sharedValue << std::endl;

    return 0;
}

异步编程：使用<future>和<async>库来执行异步操作。

#include <iostream>
#include <future>

int compute(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    // 返回一个future对象，它将持有异步计算的结果
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, compute, 4);

    // 可以继续做其他事情
    std::cout << "Waiting for result..." << std::endl;

    // 获取异步操作的结果
    std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl;

    return 0;
}

信号量：虽然C++标准库没有直接提供信号量的实现，但可以使用POSIX信号量（semaphore.h）或者自己封装一个。
管道和命名管道：使用<pipe>、<fcntl.h>等来进行进程间通信。
消息队列：使用POSIX消息队列（mqueue.h）或者System V消息队列来进行进程间通信。
共享内存：使用POSIX共享内存（shm_open.h）或者System V共享内存来进行进程间通信。
套接字：使用<sys/socket.h>等来进行网络编程，实现跨机器的并发。

选择合适的并发模型取决于具体的应用场景和需求。在实际编程中，可能需要结合使用多种技术来实现高效且健壮的并发程序。

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