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C++中的同步原语
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原文中文，约20000字，阅读约需48分钟。
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内容提要
C++标准库中的并发原语包括std::thread、std::jthread、std::atomic、std::mutex、std::condition_variable、std::barrier、std::latch、std::promise、std::future和std::async。这些原语用于创建和管理线程、操作共享数据、保护共享数据、线程间的通知和等待、同步多个线程、等待一组线程完成操作以及在线程间传递值。
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关键要点
- C++标准库中的并发原语包括std::thread、std::jthread、std::atomic、std::mutex等。
- std::thread在C++11中引入，表示一个可执行的线程，允许多个函数并发执行。
- std::jthread在C++20中引入，提供自动线程加入和协作式中断功能，简化线程管理。
- std::atomic提供在多线程环境中安全操作共享数据的机制，保证基本的原子操作。
- std::atomic_flag是最简单的原子类型，提供布尔标志用于简单的锁定操作。
- std::atomic_ref允许对非原子类型进行原子操作，适用于现有数据结构的原子访问。
- std::mutex用于保护共享数据，避免数据竞争和不一致性，提供锁定和解锁机制。
- std::condition_variable用于线程间的通知和等待操作，通常与std::mutex一起使用。
- C++20引入了信号量std::counting_semaphore和std::binary_semaphore，用于控制对有限资源的访问。
- std::barrier允许一组线程相互等待，直到所有线程都达到某个同步点。
- std::latch使一组线程等待直到指定数量的操作完成，是一次性的屏障。
- std::promise和std::future用于在线程之间传递值，std::async用于异步执行函数并返回结果。
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