如何在Linux C++中实现线程间的精确同步

在 Linux 中，C++11 提供了线程库（），可以方便地实现线程间的同步

1. 使用互斥锁（std::mutex）：

互斥锁是一种同步原语，用于确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突。当一个线程获得互斥锁时，其他线程必须等待该线程释放锁才能访问共享资源。

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

std::mutex mtx; // 全局互斥锁

void thread_func() {
    mtx.lock(); // 获取互斥锁
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    mtx.unlock(); // 释放互斥锁
}

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

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

    return 0;
}

2. 使用条件变量（std::condition_variable）：

条件变量是一种同步原语，用于在多个线程之间传递消息。它允许一个线程等待某个条件成立，同时释放互斥锁，让其他线程有机会执行并改变条件。当条件成立时，等待的线程将被唤醒并重新获取互斥锁。

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

std::mutex mtx; // 全局互斥锁
std::condition_variable cv; // 全局条件变量
bool ready = false; // 全局标志位

void thread_func() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 获取互斥锁
    cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待条件成立
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

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

    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 获取互斥锁
        ready = true; // 改变条件
    }
    cv.notify_all(); // 唤醒所有等待的线程

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

    return 0;
}

3. 使用原子操作（std::atomic）：

原子操作是一种不可中断的操作，可以确保在多线程环境下对共享数据的操作是线程安全的。原子操作通常用于实现计数器、标志位等简单数据结构。

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

std::atomic<int> counter(0); // 全局原子计数器

void thread_func() {
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        ++counter; // 原子自增操作
    }
}

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

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

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

    return 0;
}

这些同步原语可以组合使用，以实现更复杂的线程同步场景。在实际编程中，需要根据具体需求选择合适的同步机制。