Linux C++中如何實現并發編程

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（簡稱pthreads）是C語言的一個標準線程庫，也可以在C++中使用。

基本步驟：

1. 包含頭文件：#include <pthread.h>
2. 定義線程函數：返回類型為void*，參數為void*。
3. 創建線程：使用pthread_create函數。
4. 等待線程結束：使用pthread_join函數。
5. 銷毀線程：使用pthread_exit函數。

示例代碼：

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

void* threadFunction(void* arg) {
    std::cout << "Thread is running" << std::endl;
    pthread_exit(nullptr);
}

int main() {
    pthread_t thread;
    int result = pthread_create(&thread, nullptr, threadFunction, nullptr);
    if (result != 0) {
        std::cerr << "Error creating thread" << std::endl;
        return 1;
    }

    void* status;
    pthread_join(thread, &status);
    std::cout << "Thread has 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，提供了更現代和類型安全的線程管理。

基本步驟：

1. 包含頭文件：#include <thread>
2. 定義線程函數：可以是普通函數、成員函數或lambda表達式。
3. 創建線程：使用std::thread對象。
4. 等待線程結束：使用join或detach方法。

示例代碼：

#include <iostream>
#include <thread>

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

int main() {
    std::thread t(threadFunction);
    t.join(); // 等待線程結束
    std::cout << "Thread has finished" << std::endl;

    return 0;
}

3. 異步任務（std::async）

std::async是C++11引入的另一種并發編程方式，它返回一個std::future對象，可以用來獲取異步任務的結果。

示例代碼：

#include <iostream>
#include <future>

int asyncFunction() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    return 42;
}

int main() {
    std::future<int> result = std::async(std::launch::async, asyncFunction);
    std::cout << "Waiting for the result..." << std::endl;
    int value = result.get(); // 獲取結果
    std::cout << "Result is: " << value << std::endl;

    return 0;
}

4. 并發容器和算法

C++標準庫提供了一些并發容器和算法，如std::atomic、std::mutex、std::lock_guard等，用于實現線程安全的操作。

示例代碼：

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

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

void incrementCounter() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        counter++;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(incrementCounter);
    std::thread t2(incrementCounter);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "Counter value: " << counter << std::endl;

    return 0;
}

總結

• pthreads：適用于需要低級線程控制的場景。
• C++11 標準庫線程：提供了更現代和類型安全的線程管理。
• std::async：適用于需要異步任務和結果獲取的場景。
• 并發容器和算法：用于實現線程安全的操作。

選擇哪種方式取決于具體的需求和應用場景。