C 並發程式設計透過建立執行緒、互斥鎖和條件變數來充分利用多核心 CPU 的優勢。創建線程允許任務並行執行。互斥鎖充當鎖，確保共享資料不會被多個執行緒同時訪問，從而避免資料損壞。條件變數用於通知執行緒特定條件已滿足，並與互斥鎖配合使用以防止執行緒繼續執行直到條件滿足。
C 並發程式設計：解鎖多核心CPU
前言
現代CPU 通常具有多個核心，透過充分利用這些核心，我們可以在並行執行任務時顯著提高程式碼效率。 C 提供了各種並發程式設計工具，讓程式設計師能夠輕鬆建立可以同時執行多個任務的應用程式。
建立執行緒
建立執行緒是表示並發的基本建構塊。在 C 中，可以使用 std::thread 類別建立新執行緒。它接受一個可調用物件作為參數，該物件指定在單獨的執行緒中執行的任務。
#include <iostream>
#include <thread>
void hello_world() {
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main() {
std::thread thread1(hello_world);
thread1.join();
return 0;
}在上面的程式碼中，hello_world() 函數是可呼叫對象，它只需向控制台列印一條訊息。 std::thread 建構子建立一個新執行緒並執行可呼叫物件。 thread1.join() 阻塞主線程，直到新線程完成。
互斥鎖
當執行緒並發存取共享資料時，互斥鎖非常重要。它們充當鎖，防止多個執行緒同時存取關鍵部分，從而避免資料損壞。在 C 中，可以使用 std::mutex 類別建立互斥鎖。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex m; // 全局互斥锁
void increment(int& counter) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m); // 获取互斥锁
++counter;
}
int main() {
int counter = 0;
std::thread thread1(increment, std::ref(counter));
std::thread thread2(increment, std::ref(counter));
thread1.join();
thread2.join();
std::cout << "Final counter value: " << counter << std::endl;
return 0;
}在這個範例中，increment() 函數對共享變數 counter 進行遞增。我們使用 std::lock_guard 來取得互斥鎖，確保只有一個執行緒可以同時執行關鍵部分。這種機制確保兩個執行緒不會同時遞增 counter，從而避免資料競爭。
條件變數
條件變數用於通知執行緒特定條件已滿足。它們與互斥鎖一起使用，以確保執行緒在滿足條件之前不會繼續執行。在 C 中，可以使用 std::condition_variable 類別建立條件變數。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <condition_variable>
#include <mutex>
std::mutex m; // 全局互斥锁
std::condition_variable cv; // 全局条件变量
bool ready = false; // 共享布尔标志
void producer() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m); // 获取互斥锁
ready = true; // 设置共享标志为 true
cv.notify_one(); // 通知一个等待的线程
}
void consumer() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(m); // 获取互斥锁（并锁定它）
while (!ready) // 等待共享标志为 true
cv.wait(lock); // 释放互斥锁并等待
}
int main() {
std::thread producer_thread(producer);
std::thread consumer_thread(consumer);
producer_thread.join();
consumer_thread.join();
return 0;
}在此範例中，我們使用條件變數來協調生產者和消費者執行緒之間的交互作用。 producer() 函數設定共享標誌 ready 為 true 並通知消費者執行緒。 consumer() 函數透過等待條件變數來等待共用標誌為 true，然後繼續執行。
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