Linux环境下C++多线程同步方法 - 问答

在Linux环境下，C++多线程同步主要有以下几种方法：

互斥锁（mutex）：互斥锁是一种用于保护共享资源的同步原语。当一个线程访问共享资源时，它需要先锁定互斥锁，其他线程在互斥锁被解锁之前无法访问该资源。C++11提供了std::mutex类来实现互斥锁。

#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;
}

递归互斥锁（recursive mutex）：递归互斥锁允许同一个线程多次锁定同一个互斥锁，而不会导致死锁。C++11提供了std::recursive_mutex类来实现递归互斥锁。

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

std::recursive_mutex mtx;

void foo() {
    mtx.lock();
    std::cout << "foo\n";
    mtx.lock(); // 同一个线程可以再次锁定递归互斥锁
    std::cout << "foo again\n";
    mtx.unlock();
    mtx.unlock();
}

int main() {
    std::thread t(foo);
    t.join();
    return 0;
}

条件变量（condition variable）：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。C++11提供了std::condition_variable类来实现条件变量。

#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;}); // 等待条件满足
    std::cout << "thread " << id << '\n';
}

void go() {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_all(); // 唤醒所有等待的线程
}

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;
}

读写锁（shared mutex）：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。C++17提供了std::shared_mutex类来实现读写锁。

#include <iostream>
#include <shared_mutex>
#include <thread>

std::shared_mutex rw_mtx;

void read_data(int id) {
    std::shared_lock<std::shared_mutex> lck(rw_mtx);
    std::cout << "reader " << id << '\n';
}

void write_data(int id) {
    std::unique_lock<std::shared_mutex> lck(rw_mtx);
    std::cout << "writer " << id << '\n';
}

int main() {
    std::thread readers[5], writers[5];

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        readers[i] = std::thread(read_data, i);
        writers[i] = std::thread(write_data, i);
    }

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

    return 0;
}

这些同步方法可以帮助你在Linux环境下实现C++多线程同步。在实际应用中，你需要根据具体需求选择合适的同步方法。

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