面试二十六、c++语言级别的多线程编程

一、多线程编程

这里的c++语言级别的多线程和linux的有一定的区别，c++语言级别提供的多线程比较严格，如果主线程结束了，但是子线程没有结束，进程就会异常终止，而linux不会，会继续执行。

二、模拟卖票

2.1 使用mutex互斥量

2.2 使用lock_guard(栈上对象出作用域析构），但是不支持拷贝构造和赋值重载，在函数调用和参数传递过程中就不能使用。和智能指针的socped_ptr类似

3.unique_lock 和 unique_ptr相似

unique_lock允许右值引用的拷贝构造和赋值，

三、线程间同步通信机制

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <thread>
#include <shared_mutex>
#include <vector>
#include <chrono>

class ReadWriteLock {
public:
    void read() {
        std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " is reading." << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟读取操作
        std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " has finished reading." << std::endl;
    }

    void write() {
        std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(mutex_);
        std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " is writing." << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟写入操作
        std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " has finished writing." << std::endl;
    }

private:
    std::shared_mutex mutex_;
};

void reader(ReadWriteLock& rw_lock) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        rw_lock.read();
    }
}

void writer(ReadWriteLock& rw_lock) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        rw_lock.write();
    }
}

int main() {
    ReadWriteLock rw_lock;
    std::vector<std::thread> threads;

    // 启动多个读线程
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        threads.emplace_back(reader, std::ref(rw_lock));
    }

    // 启动多个写线程
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        threads.emplace_back(writer, std::ref(rw_lock));
    }

    // 等待所有线程完成
    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }

    return 0;
}

自旋锁（spinlock）是一种用于多线程同步的锁机制，通过忙等待（不断地检查锁的状态）来实现，而不是将线程挂起或阻塞。自旋锁的主要特点是，当一个线程试图获取锁但锁已经被其他线程持有时，它会在一个循环中反复检查锁的状态，直到锁被释放。由于自旋锁在等待时不进行上下文切换，因此它适用于锁定时间很短的场景。