C++ Linux中怎樣實現并發

在Linux中，C++可以通過多種方式實現并發。以下是一些常見的方法：

1. 多線程：使用C++11引入的<thread>庫可以輕松地創建和管理線程。

#include <iostream>
#include <thread>

void helloFunction() {
    std::cout << "Hello from a thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(helloFunction);
    t.join(); // 等待線程完成
    return 0;
}

2. 異步任務：使用<future>和<async>庫可以執行異步任務，并且可以獲取它們的結果。

#include <iostream>
#include <future>

int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int main() {
    std::async(std::launch::async, add, 5, 7); // 異步執行add函數
    // 可以繼續執行其他操作
    // ...
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, add, 5, 7).get(); // 獲取結果
    std::cout << "The result is " << result << std::endl;
    return 0;
}

3. 互斥鎖：使用<mutex>庫可以保護共享資源，防止多個線程同時訪問。

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

std::mutex mtx; // 創建一個互斥鎖

void printMessage(const std::string& msg) {
    mtx.lock(); // 鎖定互斥鎖
    std::cout << msg << std::endl;
    mtx.unlock(); // 解鎖互斥鎖
}

int main() {
    std::thread t1(printMessage, "Hello from thread 1");
    std::thread t2(printMessage, "Hello from thread 2");
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

4. 條件變量：使用<condition_variable>庫可以在多線程之間同步狀態。

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void printId(int id) {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    cv.wait(lck, []{return ready;}); // 等待條件變量
    std::cout << "Thread " << id << std::endl;
}

void go() {
    std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_all(); // 通知所有等待的線程
}

int main() {
    std::thread threads[10];
    // spawn 10 threads:
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads[i] = std::thread(printId, i);

    std::cout << "10 threads ready to race...\n";
    go(); // go!

    for (auto &th : threads) th.join();

    return 0;
}

5. 信號量：雖然C++標準庫沒有直接提供信號量的實現，但是可以使用POSIX信號量（semaphore.h）或者Boost庫中的信號量。

6. 管道和命名管道：使用<sys/types.h>、<sys/stat.h>、<fcntl.h>、<unistd.h>等系統頭文件可以實現進程間通信(IPC)，包括管道和命名管道。

7. 消息隊列：同樣使用系統頭文件，可以實現消息隊列來進行進程間通信。

8. 共享內存：使用<sys/ipc.h>、<sys/shm.h>等系統頭文件可以實現共享內存，允許多個進程訪問同一塊內存區域。

9. 套接字：使用<sys/socket.h>、<netinet/in.h>、<arpa/inet.h>等系統頭文件可以實現網絡編程，包括TCP和UDP套接字。

選擇哪種并發模型取決于具體的應用場景和需求。多線程和異步任務通常用于提高程序的執行效率，而互斥鎖、條件變量等同步機制則用于保證線程安全。