C++程序在Ubuntu如何实现并发控制

在Ubuntu上使用C++实现并发控制，通常会涉及到多线程编程。C++11标准引入了<thread>库，它提供了一些工具来创建和管理线程。此外，还有其他同步机制，如互斥锁（<mutex>）、条件变量（<condition_variable>）、原子操作（<atomic>）等，用于控制对共享资源的访问。

以下是一个简单的例子，展示了如何在C++中使用<thread>和<mutex>来实现并发控制：

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

std::mutex mtx; // 创建一个互斥锁

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(); // 等待线程th1完成
    th2.join(); // 等待线程th2完成

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个print_block函数，它会打印一定数量的字符。为了避免两个线程同时打印导致输出混乱，我们使用了std::mutex来确保同一时间只有一个线程可以执行打印操作。

除了互斥锁，C++还提供了其他同步原语，例如：

• std::lock_guard：一个方便的RAII风格的锁管理类，它在构造时加锁，在析构时自动解锁。
• std::unique_lock：一个更加灵活的锁管理类，它允许延迟锁定、时间锁定、递归锁定等。
• std::condition_variable：用于线程间的等待/通知机制。
• std::atomic：提供原子操作，可以在不使用互斥锁的情况下实现线程安全的操作。

下面是使用std::lock_guard和std::condition_variable的一个例子：

#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;}); // 等待直到ready为true
    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;
}

在这个例子中，我们创建了10个线程，它们都在等待一个信号。主线程通过调用go函数来发出这个信号，使得所有等待的线程可以继续执行。

为了编译上述代码，你需要使用支持C++11或更高标准的编译器，并且在编译命令中添加-std=c++11（或更高版本）标志。例如：

g++ -std=c++11 -pthread your_program.cpp -o your_program

注意，-pthread标志是必须的，因为它会定义预处理器宏_REENTRANT并链接POSIX线程库。