C++并发编程：如何管理并行线程中的资源分配？

在多线程程序中，C 使用互斥锁和原子类型来确保线程对共享资源的正确访问。互斥锁：std::mutex类创建一个互斥锁，允许一次只有一个线程访问共享资源，防止数据竞争。原子类型：std::atomic提供原子操作，防止多个线程同时修改同一变量，确保线程安全。

C 并发编程：管理并行线程中资源分配

在多线程编程中，管理资源分配对于防止数据竞争和确保程序正确性至关重要。C 提供了几种同步机制来实现资源分配，包括互斥锁和原子类型。

1. 互斥锁

互斥锁是一种同步机制，它允许一次只有一个线程访问共享资源。在C 中，可以使用std::mutex类来创建互斥锁。

代码范例：

std::mutex mtx;

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

在这个示例中，std::lock_guard是一个RAII（资源获取即初始化）包装器，它在函数作用域的生存期内锁定互斥锁。

2. 原子类型

原子类型是线程安全的内置类型，可以执行原子操作。它们防止多个线程同时修改同一个变量，从而避免数据竞争。C 标准库提供了一些原子类型，如std::atomic<T>。

代码范例：

std::atomic<int> counter;

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

实战案例

考虑一个生产者-消费者问题，其中生产者线程生成数据，而消费者线程消耗数据。资源是共享队列，需要由互斥锁保护以防止数据竞争。

代码范例：

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;
}

在这个示例中，互斥锁用于保护共享队列，以防止生产者和消费者线程同时访问队列。

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