在Linux下使用C++實現并發控制,可以采用多種機制,包括線程、互斥鎖、條件變量、信號量、讀寫鎖等。以下是一些基本的實現方法:
<thread>
頭文件來創建和管理線程。#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;
}
<mutex>
頭文件中的std::mutex
來保護共享資源。#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx; // 創建一個互斥鎖
void printMessage(const std::string& msg) {
mtx.lock(); // 加鎖
std::cout << msg << std::endl;
mtx.unlock(); // 解鎖
}
int main() {
std::thread t1(printMessage, "Hello from thread 1");
std::thread t2(printMessage, "Hello from thread 2");
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
<condition_variable>
頭文件中的std::condition_variable
來實現線程間的同步。#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(); // 喚醒所有等待的線程
}
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..." << std::endl;
go(); // go!
for (auto &th : threads) th.join();
return 0;
}
信號量:Linux下可以使用semaphore.h
中的信號量,但C++標準庫中沒有直接支持信號量的組件。你可以使用POSIX信號量或者自己封裝一層。
讀寫鎖:使用<shared_mutex>
頭文件中的std::shared_mutex
(C++17及以上)來實現讀寫鎖,允許多個讀取者或者一個寫入者訪問共享資源。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <shared_mutex>
std::shared_mutex rw_mtx;
void readFunction() {
std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(rw_mtx); // 共享鎖
std::cout << "Reading data..." << std::endl;
}
void writeFunction() {
std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(rw_mtx); // 排他鎖
std::cout << "Writing data..." << std::endl;
}
int main() {
std::thread t1(readFunction);
std::thread t2(writeFunction);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
在使用這些并發控制機制時,需要注意避免死鎖和其他并發問題。合理地設計鎖的粒度和鎖的使用順序,以及使用RAII風格的鎖管理(如std::lock_guard
和std::unique_lock
),可以幫助減少錯誤和提高代碼的健壯性。