C++並發程式設計：如何管理並行執行緒中的資源分配？

在多執行緒程式中，C 使用互斥鎖和原子類型來確保執行緒對共享資源的正確存取。互斥鎖：std::mutex類別建立一個互斥鎖，允許一次只有一個執行緒存取共享資源，防止資料競爭。原子類型：std::atomic提供原子操作，防止多個線程同時修改相同變量，確保線程安全。

C 並發程式設計：管理並行執行緒中資源分配

在多執行緒程式設計中，管理資源分配對於防止資料競爭並確保程序正確性至關重要。 C 提供了幾種同步機制來實現資源分配，包括互斥鎖和原子類型。

1. 互斥鎖

互斥鎖是一種同步機制，它允許一次只有一個執行緒存取共享資源。在C 中，可以使用std::mutex類別來建立互斥鎖。

程式碼範例：

std::mutex mtx;

void thread_function() {
  std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
  // 对共享资源进行操作
}

在這個範例中，std::lock_guard是一個RAII（資源取得即初始化）包裝器，它在函數作用域的生存期內鎖定互斥鎖。

2. 原子類型

原子類型是執行緒安全的內建類型，可以執行原子操作。它們防止多個執行緒同時修改同一個變量，從而避免資料競爭。 C 標準函式庫提供了一些原子型，如std::atomic<T>。

程式碼範例：

std::atomic<int> counter;

void thread_function() {
  counter++; // 执行原子增量操作
}

實戰案例

考慮一個生產者-消費者問題，其中生產者執行緒生成數據，而消費者線程消耗數據。資源是共享佇列，需要由互斥鎖保護以防止資料競爭。

程式碼範例：

std::mutex mtx;
std::queue<int> queue;

void producer_thread() {
  while (true) {
    std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    queue.push(rand());
  }
}

void consumer_thread() {
  while (true) {
    std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);
    if (!queue.empty()) {
      std::cout << queue.front() << std::endl;
      queue.pop();
    }
  }
}

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

在這個範例中，互斥鎖用來保護共享佇列，以防止生產者和消費者執行緒同時存取佇列。

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