如何在Linux C++項目中實現線程間的異步通信

在 Linux C++ 項目中實現線程間的異步通信，可以使用以下幾種方法：

1. 互斥鎖（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。C++11 提供了 std::mutex 類來實現互斥鎖。

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

std::mutex mtx; // 全局互斥鎖

void thread_func() {
    mtx.lock(); // 加鎖
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    mtx.unlock(); // 解鎖
}

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

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

    return 0;
}

2. 條件變量（Condition Variable）：條件變量是一種同步原語，用于在線程之間傳遞消息。C++11 提供了 std::condition_variable 類來實現條件變量。

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void thread_func() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 加鎖
    cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待條件變量
    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); // 加鎖
        ready = true; // 設置條件變量
    }
    cv.notify_all(); // 通知所有等待的線程

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

    return 0;
}

3. 管道（Pipe）：管道是一種進程間通信（IPC）機制，也可以用于線程間通信。C++11 提供了 std::pipe 類來實現管道。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <unistd.h>

int pipe_fd[2];

void thread_func(int fd) {
    char buffer[1024];
    read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 從管道讀取數據
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << " received: " << buffer << std::endl;
}

int main() {
    if (pipe(pipe_fd) == -1) {
        std::cerr << "Error creating pipe" << std::endl;
        return 1;
    }

    std::thread t1(thread_func, pipe_fd[0]);
    std::thread t2(thread_func, pipe_fd[0]);

    write(pipe_fd[1], "Hello from main thread!", strlen("Hello from main thread!")); // 向管道寫入數據
    close(pipe_fd[1]);

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

    close(pipe_fd[0]);

    return 0;
}

4. 消息隊列（Message Queue）：消息隊列是一種進程間通信（IPC）機制，也可以用于線程間通信。C++ 提供了 Boost.Interprocess 庫來實現消息隊列。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <boost/interprocess/ipc/message_queue.hpp>

boost::interprocess::message_queue mq;

void thread_func() {
    const char* message = "Hello from thread!";
    mq.send(message, strlen(message), 0); // 發送消息到消息隊列
}

int main() {
    mq.open("my_message_queue", boost::interprocess::open_or_create, 65536); // 打開或創建消息隊列

    std::thread t1(thread_func);
    std::thread t2(thread_func);

    char buffer[65536];
    size_t received_size = mq.receive(buffer, sizeof(buffer), 0); // 從消息隊列接收消息
    std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << " received: " << buffer << std::endl;

    mq.close(); // 關閉消息隊列

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

    return 0;
}

這些方法可以根據項目需求選擇使用。互斥鎖和條件變量適用于線程間的同步通信，而管道和消息隊列適用于線程間的異步通信。