C++ 对多线程/并发的支持(上)

C++ 对多线程/并发的支持

多线程/并发编程是现代应用程序的必备特性，它能够显著地提高程序的性能和响应能力。C++是一种支持多线程/并发编程的高级编程语言，它提供了一套完整的多线程/并发编程库和标准库，包括线程、互斥锁、条件变量、原子操作、线程局部储存、异步编程等重要的特性。

线程

线程是C++的核心多线程/并发编程构件，它可以在同一个进程中运行多个并发的执行流。C++提供了线程类std::thread来创建、管理和协调线程，一个线程对象可以通过调用它的join()方法来等待线程执行结束，并释放线程的资源。下面是一个简单的示例：

#include <iostream>
#include <thread>

void hello() {
  std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}

int main() {
  std::thread t(hello);
  t.join();
  return 0;
}

该程序由一个主线程和一个子线程组成，主线程创建了一个子线程并等待其执行结束。子线程执行了hello()函数，输出了“Hello, world!”的字符串。运行该程序将会有如下输出：

Hello, world!

互斥锁

互斥锁是多线程/并发编程中重要的同步机制之一，它可以用来保护共享数据的访问，防止多个线程同时修改相同的数据，从而产生数据竞争和不确定的行为。C++提供了std::mutex类型的互斥锁，它可以通过lock()和unlock()方法加锁和解锁锁对象，使得在同一时间内只有一个线程可以访问受锁保护的资源。下面是一个示例：

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

std::mutex m;

void print(int id) {
  m.lock();
  std::cout << "Thread " << id << " is running." << std::endl;
  m.unlock();
}

int main() {
  std::thread t1(print, 1);
  std::thread t2(print, 2);
  t1.join();
  t2.join();
  return 0;
}

该程序由一个主线程和两个子线程组成，子线程分别执行了print()函数。在print()函数的中间，使用了互斥锁来保护共享的输出流，使得输出结果不会混淆。运行该程序将会有如下输出：

Thread 1 is running.
Thread 2 is running.

总结

C++对多线程/并发编程的支持非常丰富，除了线程和互斥锁，还有条件变量、原子操作、线程局部储存、异步编程等特性。在编写并发程序时，需要注意多线程/并发编程的常见问题，如死锁、数据竞争、内存泄漏等。只有掌握了这些知识，并学习了相关的案例，才能编写出高质量且可扩展的并发程序。