阿木博主一句话概括：C++ 多线程同步原语设计与实现
阿木博主为你简单介绍：
多线程编程在提高程序性能和资源利用率方面具有重要意义。多线程编程也引入了线程同步的问题，特别是在共享资源访问时。本文将围绕C++语言，探讨多线程同步原语的设计与实现，包括互斥锁、条件变量、信号量等，并给出相应的代码示例。
一、
在多线程编程中，同步原语是确保线程安全的关键。同步原语包括互斥锁、条件变量、信号量等，它们可以用来控制对共享资源的访问，避免竞态条件和死锁等问题。本文将详细介绍这些同步原语的设计与实现，并通过C++代码进行演示。
二、互斥锁（Mutex）
互斥锁是一种最基本的同步原语，用于保证同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。在C++中，可以使用`std::mutex`来实现互斥锁。
cpp
include
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include
std::mutex mtx; // 全局互斥锁
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;
}
三、条件变量（Condition Variable）
条件变量用于线程间的同步，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。在C++中，可以使用`std::condition_variable`来实现条件变量。
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 << "Condition is true, task is ready to execute" << 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;
}
四、信号量（Semaphore）
信号量是一种用于控制对共享资源的访问次数的同步原语。在C++中，可以使用`std::semaphore`来实现信号量。
cpp
include
include
include
std::semaphore sem(2); // 初始化信号量为2
void task() {
sem.acquire(); // 获取信号量
std::cout << "Executing task" << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
sem.release(); // 释放信号量
}
int main() {
std::thread t1(task);
std::thread t2(task);
std::thread t3(task);
t1.join();
t2.join();
t3.join();
return 0;
}
五、总结
本文介绍了C++中常用的多线程同步原语，包括互斥锁、条件变量和信号量。通过代码示例，展示了这些同步原语的设计与实现方法。在实际编程中，合理使用这些同步原语可以有效地避免线程安全问题，提高程序的稳定性和性能。
注意：本文中的代码示例仅供参考，实际应用中可能需要根据具体情况进行调整。
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