c++ 并发编程提供协作机制，包括互斥量、条件变量、信号量和原子变量，用于协调线程交互，防止冲突和死锁。这些机制包括：互斥量：保护共享资源，确保一次仅一个线程访问。条件变量：允许线程等待条件满足并被通知。信号量：限制同时访问共享资源的线程数。原子变量：保证共享变量的原子操作，防止数据竞争。
C++ 函数在并发编程中的协作机制
在并发编程中，协作机制允许多个函数协同工作，而不会产生冲突或死锁。C++ 提供了多种协作机制，旨在提高并发应用程序的可扩展性和效率。
互斥量 (Mutex)
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互斥量是一个变量，它保护某个共享资源免受同时访问。它通过获得和释放锁来确保仅一个线程可以访问受保护的资源。
std::mutex m;
void thread_function() {
// 获得互斥量锁
m.lock();
// 访问共享资源
// 释放互斥量锁
m.unlock();
}条件变量 (Condition Variable)
条件变量用于等待某个条件满足。它可以通过 wait() 函数等待条件变为真，也可以通过 notify_one() 或 notify_all() 函数通知正在等待的线程。
std::condition_variable cv;
std::mutex m;
bool condition_met = false;
void waiting_thread_function() {
std::unique_lock lock(m);
while (!condition_met) {
cv.wait(lock);
}
}
void signalling_thread_function() {
std::lock_guard lock(m);
condition_met = true;
// 通知等待的线程
cv.notify_all();
} 信号量 (Semaphore)
Shell本身是一个用C语言编写的程序，它是用户使用Linux的桥梁。Shell既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。作为命令语言，它交互式地解释和执行用户输入的命令；作为程序设计语言，它定义了各种变量和参数，并提供了许多在高级语言中才具有的控制结构，包括循环和分支。它虽然不是Linux系统核心的一部分，但它调用了系统核心的大部分功能来执行程序、建立文件并以并行的方式协调各个程序的运行。因此，对于用户来说，shell是最重要的实用程序，深入了解和熟练掌握shell的特性极其使用方法，是用好Linux系统
信号量用于限制可以同时访问共享资源的线程数。它通过一个计数器来实现，代表可以同时访问资源的线程数。
std::counting_semaphoresemaphore(2); void thread_function() { // 获取许可证，允许访问资源 semaphore.acquire(); // 访问共享资源 // 释放许可证 semaphore.release(); }
原子变量 (Atomic Variable)
原子变量是保证原子访问共享变量的特殊变量类型。它通过特定硬件指令来确保变量的读写操作是不可分割的，从而防止数据竞争。
std::atomiccounter = 0; void thread_function() { // 原子增加计数器 counter.fetch_add(1); }
实战案例：生产者-消费者问题
生产者-消费者问题是并发编程中的一个经典问题，涉及生产者线程和消费者线程。生产者线程生产并插入元素到一个共享的队列中，而消费者线程从队列中移除元素并消费它们。
使用上述协作机制，我们可以安全可靠地解决该问题：
- 使用互斥量来保护队列，防止同时访问。
- 使用条件变量来通知消费者队列中已有新元素。
- 使用信号量来限制同时可以消费元素的消费者线程数。
通过结合这些协作机制，我们可以创建高效且无锁的生产者-消费者实现。
