如何在Linux C++中實現線程間的安全通信

在 Linux 中，C++11 提供了對線程間安全通信的支持，主要通過原子操作（atomic operations）和互斥鎖（mutexes）來實現

1. 原子操作（Atomic Operations）：原子操作是不可中斷的操作，這意味著它們在執行過程中不會被其他線程干擾。C++11 提供了 <atomic> 頭文件，其中包含了一系列原子類型和操作。使用原子操作可以確保線程間的安全通信，例如：

#include <atomic>
#include <thread>

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

void thread_func() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        shared_data.fetch_add(1);
    }
}

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

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

    std::cout << "Shared data: " << shared_data.load() << std::endl; // 輸出 2000
    return 0;
}

2. 互斥鎖（Mutexes）：互斥鎖是一種同步原語，用于確保多個線程在訪問共享資源時不會發生沖突。C++11 提供了 <mutex> 頭文件，其中包含了一系列互斥鎖相關的類和函數。使用互斥鎖可以確保線程間的安全通信，例如：

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

std::mutex mtx;
int shared_data = 0;

void thread_func() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        shared_data++;
    }
}

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

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

    std::cout << "Shared data: " << shared_data << std::endl; // 輸出 2000
    return 0;
}

在這個例子中，我們使用 std::lock_guard 來自動管理互斥鎖的生命周期。當 std::lock_guard 對象被創建時，它會自動鎖定互斥鎖，當對象被銷毀時（例如，離開作用域時），它會自動解鎖互斥鎖。這樣可以確保在多線程環境下對共享資源的訪問是線程安全的。

除了原子操作和互斥鎖之外，還有其他線程間安全通信的方法，例如條件變量（condition variables）和讀寫鎖（read-write locks）。在實際應用中，可以根據具體需求選擇合適的方法來實現線程間的安全通信。