如何在Linux C++中實現線程間的安全數據交換

在 Linux 中，使用 C++ 實現線程間的安全數據交換通常需要使用互斥鎖（mutex）和條件變量（condition variable）

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

std::mutex mtx; // 全局互斥鎖
std::condition_variable cv; // 全局條件變量
int shared_data = 0; // 共享數據

// 生產者線程函數
void producer() {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
        shared_data += 1; // 修改共享數據
        std::cout << "Producer: " << shared_data << std::endl;
        cv.notify_one(); // 通知消費者線程
        lock.unlock(); // 釋放互斥鎖
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模擬耗時操作
    }
}

// 消費者線程函數
void consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 獲取互斥鎖
        cv.wait(lock, []{ return shared_data > 0; }); // 等待條件變量滿足
        std::cout << "Consumer: " << shared_data << std::endl;
        shared_data = 0; // 重置共享數據
        lock.unlock(); // 釋放互斥鎖
    }
}

int main() {
    std::thread producer_thread(producer); // 創建生產者線程
    std::thread consumer_thread(consumer); // 創建消費者線程

    producer_thread.join(); // 等待生產者線程結束
    consumer_thread.join(); // 等待消費者線程結束

    return 0;
}

在這個示例中，我們使用了一個全局互斥鎖 mtx 和一個全局條件變量 cv 來確保線程間的安全數據交換。生產者線程在修改共享數據之前需要獲取互斥鎖，修改完成后通知消費者線程。消費者線程在等待條件變量滿足（即共享數據大于 0）之前需要獲取互斥鎖。當條件滿足時，消費者線程可以安全地訪問共享數據，然后重置共享數據并繼續等待。