如何在C++中实现线程间的互斥和同步？

在C++中，为了实现线程之间的互斥和同步，通常会使用到一些同步原语和库函数。以下是常见的几种方法：

1. **互斥锁（Mutex）**:
- `std::mutex`：这是C++11引入的标准库锁，可以用于保护共享资源，只有一个线程能同时持有锁，其他线程必须等待锁释放才能进入。

#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void thread_function() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动管理锁
    // 访问临界区...
}

2. **条件变量（Condition Variables）**:
- `std::condition_variable`：配合互斥锁使用，允许线程在满足特定条件后被唤醒并继续执行。

#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;

// 主线程先唤醒子线程
cv.notify_one();

void thread_function() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, []{return some_condition;}); // 等待条件成立
}

3. **信号量（Semaphore）**:
- C++标准库没有提供信号量，但有些第三方库如Boost.Thread提供了这个功能，它是一种计数信号，控制对资源的访问。

4. **原子操作（Atomic Operations）**:
- 如果数据结构足够简单，C++11引入了`std::atomic`模板类，可以直接保证线程安全的操作。

std::atomic<bool> flag = false;
flag.store(true, std::memory_order_release); // 发布信号

bool check_and_wait() {
    return flag.load(std::memory_order_acquire); // 获取并检查信号
}