多线程编程基础

在C++中，使用<thread>库来创建和管理线程。线程可以通过函数、成员函数或者Lambda表达式来实现。以下是一个使用Lambda表达式来创建线程的例子：

#include <thread>
#include <iostream>

int main() {
    std::thread t([](){
        std::cout << "Hello from thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    });
    t.join();
    return 0;
}

[data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)

上述代码创建了一个线程并输出了该线程的ID。在创建线程时，需要将线程函数作为参数传递给std::thread。在上述例子中，我们使用了Lambda表达式来定义线程函数，该表达式会输出一行文本。

同步机制

多线程编程中最常见的问题是数据竞争和死锁。为了避免这些问题，我们需要使用同步机制来控制线程的访问。

互斥量

互斥量是C++中最常用的同步机制之一。互斥量可以保证同一时间只有一个线程可以访问共享资源。以下是一个使用互斥量来保护共享资源的例子：

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

std::mutex mtx;

void thread_func() {
    mtx.lock();
    std::cout << "Hello from thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
    mtx.unlock();
}

int main() {
    std::thread t1(thread_func);
    std::thread t2(thread_func);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

[data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)

上述代码创建了两个线程，并使用互斥量来保护共享资源。在线程函数中，我们先调用mtx.lock()函数来锁定互斥量，然后访问共享资源，最后再调用mtx.unlock()函数来释放互斥量。在上述例子中，我们使用了两个线程来访问共享资源，但是只有一个线程可以访问该资源。这是因为在一个线程访问共享资源时，该资源会被锁定，其他线程无法访问该资源，直到该线程释放互斥量为止。

条件变量

条件变量是C++中另一个常用的同步机制。条件变量可以让线程在某些条件满足时才继续执行，否则就等待。以下是一个使用条件变量来同步线程的例子：

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void consumer() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, [](){ return ready; });
    std::cout << "Hello from consumer thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

void producer() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    ready = true;
    cv.notify_one();
}

int main() {
    std::thread t1(consumer);
    std::thread t2(producer);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

[data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)

上述代码创建了两个线程，一个生产者线程和一个消费者线程。生产者线程在1秒后将ready变量设置为true，然后通知消费者线程继续执行。消费者线程等待条件变量cv，直到ready变量的值为true为止。在该例子中，我们使用了条件变量来同步生产者和消费者线程。