Linux C++多線程并發(fā)控制策略

在Linux環(huán)境下使用C++進(jìn)行多線程編程時(shí)，需要考慮并發(fā)控制策略以確保數(shù)據(jù)的一致性和線程安全

1. 互斥鎖（Mutex）：互斥鎖是最常用的同步原語(yǔ)之一，用于確保多個(gè)線程在訪問(wèn)共享資源時(shí)不會(huì)發(fā)生沖突。C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了std::mutex類，可以用于創(chuàng)建和管理互斥鎖。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才能訪問(wèn)共享資源。

#include <mutex>
std::mutex mtx; // 全局互斥鎖

void thread_function() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
    // 訪問(wèn)共享資源
}

2. 信號(hào)量（Semaphore）：信號(hào)量是一種計(jì)數(shù)器，用于控制對(duì)共享資源的訪問(wèn)。C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)沒(méi)有直接提供信號(hào)量的實(shí)現(xiàn)，但可以使用POSIX信號(hào)量（如sem_t）進(jìn)行操作。信號(hào)量可以用于限制同時(shí)訪問(wèn)共享資源的線程數(shù)量。

#include <semaphore.h>
sem_t sem; // 全局信號(hào)量

int main() {
    sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信號(hào)量，計(jì)數(shù)為1

    void thread_function() {
        sem_wait(&sem); // 等待信號(hào)量
        // 訪問(wèn)共享資源
        sem_post(&sem); // 釋放信號(hào)量
    }
}

3. 條件變量（Condition Variable）：條件變量是一種同步原語(yǔ)，用于在多線程之間傳遞消息。C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了std::condition_variable類，可以用于創(chuàng)建和管理?xiàng)l件變量。條件變量通常與互斥鎖一起使用，以確保線程之間的同步。

#include <condition_variable>
std::mutex mtx; // 全局互斥鎖
std::condition_variable cv; // 全局條件變量
bool ready = false; // 共享數(shù)據(jù)

void thread_function1() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
    cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待條件變量
    // 處理共享資源
}

void thread_function2() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
    ready = true; // 修改共享數(shù)據(jù)
    cv.notify_one(); // 通知等待的線程
}

4. 讀寫鎖（Read-Write Lock）：讀寫鎖是一種允許多個(gè)線程同時(shí)讀取共享資源，但在寫入時(shí)會(huì)阻塞其他線程的同步原語(yǔ)。C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)沒(méi)有直接提供讀寫鎖的實(shí)現(xiàn)，但可以使用Boost庫(kù)中的boost::shared_mutex類進(jìn)行操作。

#include <boost/thread/shared_mutex.hpp>
boost::shared_mutex rw_mutex; // 全局讀寫鎖

void read_function() {
    boost::shared_lock<boost::shared_mutex> lock(rw_mutex); // 獲取共享鎖
    // 讀取共享資源
}

void write_function() {
    boost::unique_lock<boost::shared_mutex> lock(rw_mutex); // 獲取獨(dú)占鎖
    // 寫入共享資源
}

5. 原子操作（Atomic Operations）：原子操作是一種不可中斷的操作，用于在多線程環(huán)境中執(zhí)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)操作。C++11標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了std::atomic模板類，可以用于執(zhí)行原子操作。原子操作可以確保在多個(gè)線程之間不會(huì)發(fā)生沖突。

#include <atomic>
std::atomic<int> counter(0); // 全局原子變量

void thread_function() {
    int local_counter = counter.fetch_add(1); // 原子加1
    // 使用local_counter
}

根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，可以選擇合適的并發(fā)控制策略來(lái)確保線程安全和數(shù)據(jù)一致性。在實(shí)際編程中，還需要注意避免死鎖、競(jìng)態(tài)條件等問(wèn)題。