C++算法庫與多線程

C++標準庫中提供了一些用于多線程編程的類和函數，主要包括以下幾個部分：

1. 線程類（std::thread）：用于創建和管理線程。可以通過這個類來創建新的線程，并指定線程執行的函數或成員函數。

#include <thread>

void myFunction() {
    // 線程執行的函數
}

int main() {
    std::thread t(myFunction);
    t.join(); // 等待線程執行完成
    return 0;
}

2. 互斥量類（std::mutex）：用于保護共享資源，確保在同一時刻只有一個線程可以訪問共享資源。

#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void myFunction() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    // 訪問共享資源的代碼
}

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

3. 條件變量類（std::condition_variable）：用于在線程之間進行同步和通信，通過條件變量可以實現線程的等待和喚醒操作。

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

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

void myFunction() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    while (!ready) {
        cv.wait(lock);
    }
    // 可以繼續執行
}

int main() {
    std::thread t(myFunction);
    
    // 喚醒線程
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        ready = true;
    }
    cv.notify_one();
    
    t.join();
    return 0;
}

除了標準庫中提供的類和函數，C++11之后還引入了并行算法庫（Parallel Algorithms），可以方便地進行并行計算。這些算法會自動利用多線程來加速計算，無需手動管理線程。

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5};

    // 使用并行算法對容器進行排序
    std::sort(std::execution::par, vec.begin(), vec.end());

    return 0;
}

總的來說，C++標準庫提供了豐富的多線程編程工具，可以方便地實現并發編程。同時，也可以借助第三方庫（如Boost.Thread）來擴展多線程功能。