C++在Linux如何進行并發控制

在Linux環境下，C++可以通過多種方式實現并發控制。以下是一些常用的方法：

1. 互斥鎖（Mutexes）:

   • 使用<mutex>頭文件中的std::mutex類來實現互斥鎖。
   • 通過lock()和unlock()成員函數來加鎖和解鎖。
   • 使用std::lock_guard或std::unique_lock來自動管理鎖的生命周期。

2. 條件變量（Condition Variables）:

   • 使用<condition_variable>頭文件中的std::condition_variable類。
   • 通常與互斥鎖一起使用，以實現線程間的同步。
   • 線程可以等待某個條件變量，直到另一個線程發出通知。

3. 原子操作（Atomic Operations）:

   • 使用<atomic>頭文件中的原子類型，如std::atomic<int>。
   • 原子操作可以在不使用鎖的情況下實現線程安全的讀寫操作。

4. 信號量（Semaphores）:

   • Linux提供了POSIX信號量API，可以使用sem_wait()、sem_post()等函數。
   • 也可以使用C++11中的std::counting_semaphore或std::binary_semaphore。

5. 讀寫鎖（Read-Write Locks）:

   • 使用<shared_mutex>頭文件中的std::shared_mutex類。
   • 允許多個讀取者同時訪問共享資源，但寫入者獨占訪問。

6. 線程（Threads）:

   • 使用<thread>頭文件中的std::thread類來創建和管理線程。
   • 通過join()和detach()來控制線程的生命周期。

7. 屏障（Barriers）:

   • 使用<barrier>頭文件中的std::barrier類（C++20）。
   • 屏障用于同步多個線程，確保它們都到達某個點后再繼續執行。

8. 鎖（Locks）:

   • 使用<shared_mutex>頭文件中的std::shared_lock類。
   • 與讀寫鎖配合使用，允許多個線程以共享模式鎖定互斥量。

下面是一個簡單的例子，展示了如何使用互斥鎖來保護共享資源：

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

std::mutex mtx; // 全局互斥鎖
int shared_data = 0; // 共享數據

void increment_shared_data() {
    mtx.lock(); // 加鎖
    ++shared_data; // 修改共享數據
    mtx.unlock(); // 解鎖
}

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

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

    std::cout << "Shared data: " << shared_data << std::endl;

    return 0;
}

在實際應用中，應該盡量減少鎖的使用范圍，避免死鎖，并且考慮使用更高級的同步機制來提高性能。