C++ を使用して効率的な同時プログラミングを行うにはどうすればよいですか?

C を使用して効率的な同時プログラミングを行うにはどうすればよいですか?

はじめに:
コンピュータ システムの発展、マルチコア テクノロジの普及、および高度な同時処理の需要の増加に伴い、同時プログラミングの重要性がますます高まっています。 C は、同時プログラミング ツールとライブラリの豊富なセットを備えた強力なプログラミング言語です。この記事では、C を使用して効率的な同時プログラミングを行う方法を説明し、いくつかのサンプル コードを提供します。

1. スレッドとスレッド管理:

1. スレッドの作成:
   C 11 では、std を通じて ヘッダー ファイルが導入されました。 ::thread クラスを使用すると、新しいスレッドを簡単に作成できます。以下はスレッドを作成するサンプル コードです:

#include <iostream>
#include <thread>

void myFunction() {
    std::cout << "This is a new thread." << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(myFunction);  // 创建一个新线程
    t.join();  // 主线程等待新线程执行完毕
    return 0;
}

2. スレッド管理:
   std::thread クラスのインスタンスは join()# できます。 ## または detach() の場合、join() を呼び出すと、メインスレッドはスレッドの実行が完了するまで待機しますが、detach() は新しいスレッドがバックグラウンドで実行されます。以下はスレッド管理のサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <thread>

void myFunction() {
    std::cout << "This is a new thread." << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(myFunction);  // 创建一个新线程
    t.detach();  // 将线程设置为后台运行
    // 主线程可以继续执行其他任务
    return 0;
}

2. ミューテックスロックと条件変数:

ミューテックスロック:
1. ミューテックスロック(Mutex) です。共有リソースを保護し、複数のスレッドが同時にリソースにアクセスすることによって引き起こされる競合を回避するために使用されます。以下は、ミューテックス ロックのサンプル コードです。
   

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

std::mutex mtx;  // 创建互斥锁

void myFunction() {
    mtx.lock();  // 加锁
    std::cout << "This is a critical section." << std::endl;
    mtx.unlock();  // 解锁
}

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

条件変数:
2. 条件変数 (条件変数) は、スレッド間の同期に使用され、1 つのスレッドを他のスレッドがブロックされるまでブロックできます。ある条件を満たすと目覚めます。以下は、条件変数のサンプル コードです:
   

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

std::mutex mtx;  // 创建互斥锁
std::condition_variable cv;  // 创建条件变量
bool ready = false;  // 条件

void myFunction() {
    std::unique_lock<std::mutex> ul(mtx);
    cv.wait(ul, []{ return ready; });  // 阻塞线程直到满足条件
    std::cout << "This is a new thread." << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(myFunction);
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lg(mtx);
        ready = true;
    }
    cv.notify_one();  // 唤醒等待条件的线程
    t.join();
    return 0;
}

3. 同時コンテナ:

C 11 では、## を含む共有データへのマルチスレッド アクセスの問題を解決するために、複数の同時コンテナが導入されています。 #std::vector
、std::map、std::queue など。以下は、並行コンテナを使用したサンプル コードです。 <pre class='brush:cpp;toolbar:false;'>#include &lt;iostream&gt; #include &lt;thread&gt; #include &lt;vector&gt; std::vector&lt;int&gt; sharedVector; // 共享容器 std::mutex mtx; // 创建互斥锁 void producer() { for (int i = 0; i &lt; 10; ++i) { std::lock_guard&lt;std::mutex&gt; lg(mtx); sharedVector.push_back(i); } } void consumer() { for (int i = 0; i &lt; 10; ++i) { std::lock_guard&lt;std::mutex&gt; lg(mtx); if (!sharedVector.empty()) { std::cout &lt;&lt; sharedVector.back() &lt;&lt; std::endl; sharedVector.pop_back(); } } } int main() { std::thread t1(producer); std::thread t2(consumer); t1.join(); t2.join(); return 0; }</pre>結論:

C での効率的な並行プログラミングは、重要な技術要件です。 C のスレッド、ミューテックス、条件変数、同時実行コンテナーを深く理解することで、マルチスレッド プログラミングにおけるデータ共有と同期の問題をより適切に処理し、プログラムのパフォーマンスと効率を向上させることができます。

リファレンス:

C リファレンス -

1. :https://www.cplusplus.com/reference/thread/C リファレンス -
2. ：https://www.cplusplus.com/reference/mutex/C リファレンス -
3. ：https ://www.cplusplus.com/reference/condition_variable/

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