阿木博主一句话概括：C++ 多线程同步原语示例解析
阿木博主为你简单介绍：
在多线程编程中，同步原语是确保线程间正确交互的关键机制。本文将围绕C++语言中的多线程同步原语进行探讨，通过具体的示例代码，展示互斥锁、条件变量、信号量等同步原语的使用方法，并分析其原理和适用场景。
一、
随着计算机技术的发展，多线程编程已成为提高程序性能的重要手段。多线程编程也带来了线程同步的问题。为了保证数据的一致性和程序的正确性，我们需要使用同步原语来协调线程间的操作。本文将详细介绍C++中的几种常见同步原语，并通过示例代码展示其使用方法。
二、互斥锁（Mutex）
互斥锁是一种最基本的同步原语，用于保护共享资源，确保同一时刻只有一个线程可以访问该资源。
cpp
include
include
std::mutex mtx; // 创建互斥锁
void printHello() {
mtx.lock(); // 加锁
std::cout << "Hello World" << std::endl;
mtx.unlock(); // 解锁
}
int main() {
std::thread t1(printHello);
std::thread t2(printHello);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
在上面的代码中，我们创建了一个互斥锁`mtx`，并在`printHello`函数中使用`lock()`和`unlock()`方法来加锁和解锁。这样，当多个线程同时调用`printHello`函数时，它们会按照一定的顺序执行，避免了数据竞争。
三、条件变量（Condition Variable）
条件变量用于线程间的同步，它允许一个或多个线程在某个条件不满足时等待，直到其他线程改变条件并通知它们。
cpp
include
include
include
include
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
void waitTask() {
std::unique_lock lck(mtx);
cv.wait(lck, []{return ready;}); // 等待条件满足
std::cout << "Task is ready" << std::endl;
}
void notifyTask() {
std::unique_lock lck(mtx);
ready = true; // 改变条件
cv.notify_one(); // 通知一个等待的线程
}
int main() {
std::thread t1(waitTask);
std::thread t2(notifyTask);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
在上述代码中，`waitTask`函数会等待`ready`条件为`true`，而`notifyTask`函数会设置`ready`为`true`并通知一个等待的线程。这样，`waitTask`函数就可以在条件满足后继续执行。
四、信号量（Semaphore）
信号量是一种更高级的同步原语，它可以实现线程间的同步和互斥。
cpp
include
include
include
sem_t sem;
void task() {
sem_wait(&sem); // 等待信号量
std::cout << "Task is running" << std::endl;
sem_post(&sem); // 释放信号量
}
int main() {
sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信号量，初始值为1
std::thread t1(task);
std::thread t2(task);
t1.join();
t2.join();
sem_destroy(&sem); // 销毁信号量
return 0;
}
在上面的代码中，我们使用`sem_wait()`和`sem_post()`来控制线程的执行顺序。信号量`sem`的初始值为1，因此同一时刻只有一个线程可以执行`task`函数。
五、总结
本文通过具体的示例代码，介绍了C++中几种常见的多线程同步原语：互斥锁、条件变量和信号量。这些同步原语在多线程编程中扮演着重要的角色，能够帮助我们编写出正确、高效的并发程序。在实际应用中，应根据具体场景选择合适的同步原语，以确保线程间的正确交互和数据的一致性。
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