C++ Linux環境下如何并發編程

在Linux環境下使用C++進行并發編程，主要有以下幾種方式：

1. POSIX Threads (pthreads)

POSIX Threads 是一種標準的線程庫，適用于大多數Unix-like系統，包括Linux。

基本步驟：

1. 包含頭文件：

   #include <pthread.h>
   

2. 定義線程函數：

   void* thread_function(void* arg) {
       // 線程執行的代碼
       return NULL;
   }
   

3. 創建線程：

   pthread_t thread_id;
   int result = pthread_create(&thread_id, NULL, thread_function, NULL);
   if (result != 0) {
       // 處理錯誤
   }
   

4. 等待線程結束：

   pthread_join(thread_id, NULL);
   

5. 銷毀線程（可選）：

   pthread_exit(NULL);
   

示例代碼：

#include <iostream>
#include <pthread.h>

void* thread_function(void* arg) {
    std::cout << "Thread is running" << std::endl;
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread_id;
    int result = pthread_create(&thread_id, NULL, thread_function, NULL);
    if (result != 0) {
        std::cerr << "Error creating thread" << std::endl;
        return 1;
    }
    pthread_join(thread_id, NULL);
    std::cout << "Thread finished" << std::endl;
    return 0;
}

2. C++11 標準庫線程

C++11 引入了標準庫線程支持，提供了更現代和安全的接口。

基本步驟：

1. 包含頭文件：

   #include <thread>
   

2. 定義線程函數：

   void thread_function() {
       // 線程執行的代碼
   }
   

3. 創建線程：

   std::thread t(thread_function);
   

4. 等待線程結束：

   t.join();
   

5. 分離線程（可選）：

   t.detach();
   

示例代碼：

#include <iostream>
#include <thread>

void thread_function() {
    std::cout << "Thread is running" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(thread_function);
    t.join();
    std::cout << "Thread finished" << std::endl;
    return 0;
}

3. 異步任務（std::async）

std::async 提供了一種更高級的方式來執行異步任務，它會自動管理線程的創建和銷毀。

基本步驟：

1. 包含頭文件：

   #include <future>
   

2. 定義任務函數：

   int task_function() {
       // 任務執行的代碼
       return 42;
   }
   

3. 啟動異步任務：

   std::future<int> result = std::async(std::launch::async, task_function);
   

4. 獲取任務結果：

   int value = result.get();
   

示例代碼：

#include <iostream>
#include <future>

int task_function() {
    std::cout << "Task is running" << std::endl;
    return 42;
}

int main() {
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, task_function);
    std::cout << "Waiting for task to finish..." << std::endl;
    int value = result.get();
    std::cout << "Task finished with result: " << value << std::endl;
    return 0;
}

4. 并發容器和算法

C++11 及其后續版本還提供了一些并發容器和算法，如 std::atomic、std::mutex、std::lock_guard、std::unique_lock 等，用于實現線程安全的操作。

示例代碼：

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

std::mutex mtx;

void print_block(int n, char c) {
    std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cout << c;
    }
    std::cout << '\n';
}

int main() {
    std::thread th1(print_block, 50, '*');
    std::thread th2(print_block, 50, '$');

    th1.join();
    th2.join();

    return 0;
}

通過這些方法，你可以在Linux環境下使用C++進行高效的并發編程。選擇哪種方法取決于你的具體需求和應用場景。