Linux C++編程中如何進行并發編程

在Linux環境下使用C++進行并發編程，可以采用多種方法。以下是一些常用的并發編程技術：

1. 多線程：使用C++11引入的<thread>庫來創建和管理線程。

#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;
}

2. 互斥鎖：使用<mutex>庫來保護共享資源，防止數據競爭。

#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;
}

3. 條件變量：使用<condition_variable>庫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;
}

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

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

    return 0;
}

4. 原子操作：使用<atomic>庫來進行無鎖編程。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>

std::atomic<int> sharedValue(0);

void incrementValue() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        sharedValue++; // 原子操作
    }
}

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

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

    std::cout << "Final value of sharedValue: " << sharedValue << std::endl;

    return 0;
}

5. 異步編程：使用<future>和<async>庫來執行異步操作。

#include <iostream>
#include <future>

int compute(int x) {
    return x * x;
}

int main() {
    // 返回一個future對象，它將持有異步計算的結果
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, compute, 4);

    // 可以繼續做其他事情
    std::cout << "Waiting for result..." << std::endl;

    // 獲取異步操作的結果
    std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl;

    return 0;
}

6. 信號量：雖然C++標準庫沒有直接提供信號量的實現，但可以使用POSIX信號量（semaphore.h）或者自己封裝一個。

7. 管道和命名管道：使用<pipe>、<fcntl.h>等來進行進程間通信。

8. 消息隊列：使用POSIX消息隊列（mqueue.h）或者System V消息隊列來進行進程間通信。

9. 共享內存：使用POSIX共享內存（shm_open.h）或者System V共享內存來進行進程間通信。

10. 套接字：使用<sys/socket.h>等來進行網絡編程，實現跨機器的并發。

選擇合適的并發模型取決于具體的應用場景和需求。在實際編程中，可能需要結合使用多種技術來實現高效且健壯的并發程序。