c++中如何实现线程同步_c++线程同步实现方法

互斥锁用于保护共享资源，C++11提供std::mutex通过lock()和unlock()实现线程同步，防止数据竞争。

在C++中，线程同步是为了防止多个线程同时访问共享资源而导致数据竞争或不一致的问题。C++11起提供了标准库支持，使得线程同步更加方便和安全。以下是几种常见的C++线程同步实现方法。

使用互斥锁（std::mutex）

互斥锁是最基本的线程同步机制，用于保护临界区，确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。

示例：

#include 
#include 
#include 

std::mutex mtx;

void print_block(int n) {
    std::lock_guard guard(mtx);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cout << "*";
    }
    std::cout << "\n";
}

使用条件变量（std::condition_variable）

条件变量用于线程间的通信，常与互斥锁配合使用，实现线程等待某个条件成立后再继续执行。

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示例：生产者-消费者模型

#include 
#include 

std::queue data_queue;
std::mutex q_mtx;
std::condition_variable cv;
bool finished = false;

void consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock lock(q_mtx);
        cv.wait(lock, []{ return !data_queue.empty() || finished; });
        if (finished && data_queue.empty()) break;
        int val = data_queue.front(); data_queue.pop();
        lock.unlock();
        std::cout << "Consumed: " << val << "\n";
    }
}

使用原子操作（std::atomic）

对于简单的共享变量（如计数器），可使用std::atomic实现无锁同步，性能更高。

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原子操作保证读写不可分割，避免数据竞争。

示例：

#include 
#include 

std::atomic counter(0);

void increment() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        counter++; // 原子自增
    }
}

使用信号量（C++20及第三方库）

C++20之前标准库未提供信号量，但可通过std::counting_semaphore（C++20）或封装条件变量实现。

信号量适合控制对有限资源的访问，比如限制最大并发线程数。

示例（C++20）：

#include 
std::counting_semaphore<5> sem(5); // 最多5个线程进入

void worker() {
    sem.acquire();
    // 执行任务
    sem.release();
}

基本上就这些。根据场景选择合适的同步方式：互斥锁适用于保护复杂共享数据，原子变量适合简单类型，条件变量用于线程协作，信号量用于资源计数控制。合理使用能有效避免死锁和竞态条件。