14、C++多线程编程：从基础到线程控制

C++多线程编程：从基础到线程控制

1. 数据竞争问题及解决思路

在多线程编程中，数据竞争是一个常见且棘手的问题。例如，在银行账户操作场景中，可能会出现数据不一致的情况。假设进行两次取款操作，第二次取款操作先完成，使账户余额变为80美元。当第一次取款操作恢复执行时，它没有从账户中再取走10美元，反而返还了10美元。这是因为第一次操作的线程在缓存了初始账户余额100美元后被挂起，而第二次操作已经改变了账户余额。当第一次操作恢复执行时，它使用的是过时的缓存值，从而盲目地用旧值覆盖了新的账户余额，导致了数据竞争。

为了避免数据竞争，C++编程语言提供了多种并发控制机制，如原子操作、锁、信号量、条件变量、屏障等。这些机制有助于确保以可预测和安全的方式访问共享资源，并有效地协调线程，避免数据竞争。

2. 多线程基础概念

在计算机科学中，执行线程是一系列代码指令，可由操作系统的调度器独立管理。在Linux系统中，线程总是进程的一部分。C++线程可以通过标准库提供的多线程功能并发执行。与进程不同，线程在执行期间共享公共内存空间，具体来说，进程的线程共享其可执行代码、动态和全局分配的对象（非 thread_local 定义的对象）。

3. C++中的 jthread

每个C++程序至少包含一个线程，即运行 int main() 方法的线程。多线程程序在主线程执行过程中的某个时刻会启动额外的线程。下面是一个使用多个线程向标准输出打印信息的简单C++程序示例：

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