多线程编程在C++中的应用与注意事项

# 2.1 线程创建与管理

在 C++ 中，线程的创建和管理是多线程编程的基础。本节将介绍线程创建函数、线程同步机制以及相关概念。

### 2.1.1 线程创建函数

在 C++ 中，可以使用 `std::thread` 类来创建线程。`std::thread` 构造函数接受一个可调用对象作为参数，该可调用对象指定了线程执行的任务。例如：

std::thread t([] {
  // 线程执行的任务
});

### 2.1.2 线程同步机制

线程同步机制用于协调多个线程的执行，防止数据竞争和死锁。常见的线程同步机制包括：

* **互斥量（Mutex）**：互斥量是一种锁，用于确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。
* **条件变量（Condition Variable）**：条件变量用于等待某个条件满足，然后唤醒等待的线程。
* **信号量（Semaphore）**：信号量用于限制同时访问共享资源的线程数量。

# 2. C++多线程编程技术

### 2.1 线程创建与管理

#### 2.1.1 线程创建函数

在C++中，可以通过`std::thread`类创建线程。`std::thread`类提供了一个构造函数，该构造函数接收一个可调用对象（例如函数指针或lambda表达式）作为参数。可调用对象指定了线程执行的代码。

// 创建一个新线程，执行`print_hello`函数
std::thread thread1(print_hello);

// 创建一个新线程，执行lambda表达式
std::thread thread2([]() { std::cout << "Hello from thread 2!" << std::endl; });

#### 2.1.2 线程同步机制

线程同步机制用于确保线程以正确的顺序执行，并防止数据竞争。C++中提供了多种线程同步机制，包括：

* **互斥量（Mutex）**：互斥量是一种锁，它允许一次只有一个线程访问共享资源。
* **条件变量（Condition Variable）**：条件变量用于等待某个条件满足。
* **信号量（Semaphore）**：信号量用于限制同时可以访问共享资源的线程数量。

### 2.2 线程通信与共享

#### 2.2.1 共享内存与互斥量

共享内存是多个线程可以访问的公共内存区域。为了防止数据竞争，访问共享内存时必须使用互斥量。

// 定义共享变量
int shared_variable = 0;

// 创建互斥量
std::mutex mutex;

// 线程1
void thread1() {
  // 获取互斥量锁
  mutex.lock();

  // 访问共享变量
  shared_variable++;

  // 释放互斥量锁
  mutex.unlock();
}

// 线程2
void thread2() {
  // 获取互斥量锁
  mutex.lock();

  // 访问共享变量
  shared_variable--;

  // 释放互斥量锁
  mutex.unlock();
}

#### 2.2.2 条件变量与信号量

条件变量用于等待某个条件满足。当条件满足时，条件变量会通知等待的线程。

// 定义条件变量
std::condition_variable cv;

// 定义互斥量
std::mutex mutex;

// 线程1
void thread1() {
  // 获取互斥量锁
  mutex.lock();

  // 等待条件满足
  cv.wait(mutex);

  // 条件满足，执行代码

  // 释放互斥量锁
  mutex.unlock();
}

// 线程2
void thread2() {
  // 获取互斥量锁
  mutex.lock();

  // 设置条件为满足
  cv.notify_one();

  // 释放互斥量锁
  mutex.unlock();
}

信号量用于限制同时可以访问共享资源的线程数量。

// 定义信号量
std::counting_semaphore semaphore(1);

// 线程1
void thread1() {
  // 获取信号量
  semaphore.acquire();

  // 访问共享资源