如何在Linux C++中實現線程間的精確同步

在 Linux 中，C++11 提供了線程庫（），可以方便地實現線程間的同步

1. 使用互斥鎖（std::mutex）：

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。當一個線程獲得互斥鎖時，其他線程必須等待該線程釋放鎖才能訪問共享資源。

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

std::mutex mtx; // 全局互斥鎖

void thread_func() {
    mtx.lock(); // 獲取互斥鎖
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    mtx.unlock(); // 釋放互斥鎖
}

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

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

    return 0;
}

2. 使用條件變量（std::condition_variable）：

條件變量是一種同步原語，用于在多個線程之間傳遞消息。它允許一個線程等待某個條件成立，同時釋放互斥鎖，讓其他線程有機會執行并改變條件。當條件成立時，等待的線程將被喚醒并重新獲取互斥鎖。

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

std::mutex mtx; // 全局互斥鎖
std::condition_variable cv; // 全局條件變量
bool ready = false; // 全局標志位

void thread_func() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
    cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待條件成立
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

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

    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
        ready = true; // 改變條件
    }
    cv.notify_all(); // 喚醒所有等待的線程

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

    return 0;
}

3. 使用原子操作（std::atomic）：

原子操作是一種不可中斷的操作，可以確保在多線程環境下對共享數據的操作是線程安全的。原子操作通常用于實現計數器、標志位等簡單數據結構。

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

std::atomic<int> counter(0); // 全局原子計數器

void thread_func() {
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        ++counter; // 原子自增操作
    }
}

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

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

    std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;

    return 0;
}

這些同步原語可以組合使用，以實現更復雜的線程同步場景。在實際編程中，需要根據具體需求選擇合適的同步機制。