C++多線程庫(kù)函數(shù)并發(fā)控制策略

C++ 多線程庫(kù)提供了一些函數(shù)和類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制策略，主要包括互斥鎖（mutex）、條件變量（condition variable）和原子操作（atomic operations）等

1. 互斥鎖（mutex）：互斥鎖是最基本的同步機(jī)制，用于保護(hù)共享資源免受多個(gè)線程的同時(shí)訪問(wèn)。當(dāng)一個(gè)線程獲得互斥鎖時(shí)，其他線程必須等待該線程釋放鎖后才能繼續(xù)訪問(wèn)共享資源。C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的 std::mutex 類(lèi)提供了互斥鎖的實(shí)現(xiàn)。

示例代碼：

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

std::mutex mtx; // 全局互斥鎖
int shared_data = 0; // 共享數(shù)據(jù)

void thread_function() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
    ++shared_data; // 修改共享數(shù)據(jù)
    lock.unlock(); // 釋放互斥鎖
}

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

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

    std::cout << "Shared data: "<< shared_data<< std::endl;
    return 0;
}

2. 條件變量（condition variable）：條件變量通常與互斥鎖一起使用，以實(shí)現(xiàn)線程間的同步和通信。當(dāng)一個(gè)線程需要等待另一個(gè)線程完成某個(gè)操作時(shí)，可以使用條件變量。C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的 std::condition_variable 類(lèi)提供了條件變量的實(shí)現(xiàn)。

示例代碼：

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false; // 共享狀態(tài)

void worker_thread() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    while (!ready) { // 如果共享狀態(tài)為 false，則等待
        cv.wait(lock);
    }
    std::cout << "Worker thread is ready."<< std::endl;
}

void main_thread() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模擬延遲
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        ready = true; // 修改共享狀態(tài)
    }
    cv.notify_one(); // 喚醒等待的線程
}

int main() {
    std::thread worker(worker_thread);
    main_thread();
    worker.join();
    return 0;
}

3. 原子操作（atomic operations）：原子操作是一種不可分割的操作，它可以在沒(méi)有鎖的情況下實(shí)現(xiàn)線程安全。C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的 std::atomic 類(lèi)模板提供了原子操作的實(shí)現(xiàn)。原子操作通常用于實(shí)現(xiàn)無(wú)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和高性能的并發(fā)算法。

示例代碼：

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

std::atomic<int> shared_data(0); // 原子整數(shù)類(lèi)型的共享數(shù)據(jù)

void thread_function() {
    ++shared_data; // 原子操作，自增 1
}

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

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

    std::cout << "Shared data: "<< shared_data.load()<< std::endl;
    return 0;
}

這些并發(fā)控制策略可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行組合使用，以實(shí)現(xiàn)高效、安全的多線程編程。