C++多线程与互斥锁、条件变量及future应用详解

本篇文档主要讨论了C++编程中与多线程相关的概念和用法，集中在第9课thread的相关内容。主要内容涵盖了以下几个关键知识点： 1. **线程（Thread）**：C++中的线程是程序执行的基本单位，通过`<thread>`库创建和管理。例如，`thread t1(run, 1);` 表示创建一个名为`t1`的新线程，运行函数`run`并将参数`1`传递给它。 2. **同步机制：mutex、lock_guard和unique_lock**： - `mutex`：互斥锁，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问。 - `lock_guard`：自动解锁的锁，当对象离开作用域时会自动释放互斥锁，简化了锁定和解锁的操作。 - `unique_lock`：类似于`lock_guard`，但它提供了一些额外的方法，如`try_lock`和`unlock`，提供了更灵活的控制。 3. **条件变量（Condition Variables）**：这些工具允许线程在满足特定条件时进入等待状态，直到其他线程更改该条件并唤醒它们。这对于线程间的协作和同步至关重要。 4. **异步编程：future、async、packaged_task和promise**： - `future`：用于获取异步操作的结果，提供了非阻塞执行的能力。 - `async`：函数模板，用于异步启动任务，返回一个`future`，可以用于检查任务是否完成或获取结果。 - `packaged_task`：封装了一个可调用对象，便于异步执行和传递结果。 - `promise`：用于创建一个`future`的源头，允许发送者设置未来的结果。 5. **线程同步示例**： - 示例代码展示了如何使用`mutex`和相应的锁定机制来保护共享数据，确保同一时间只有一个线程访问，避免竞态条件。 总结来说，本章节深入讲解了C++中线程的基本使用、同步工具（如mutex和条件变量）以及异步编程方法。通过实例演示，读者可以理解如何在实际编程中管理和协调多线程以实现高效和并发执行。理解这些概念对于编写并发、高效的C++程序至关重要。