C++11多线程实现的一道面试题

最新推荐文章于 2025-07-18 01:05:37 发布

七夜落幕丶

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分类专栏：现代C++

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本文通过一个具体的C++程序示例，展示了如何使用std::mutex和std::atomic实现主线程与子线程间的精确同步控制。主线程与子线程交替运行，各自循环指定次数，确保了线程间正确有序的执行。

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题目：
子线程循环 10 次，接着主线程循环 100 次，接着又回到子线程循环 10 次，接着再回到主线程又循环 100 次，如此循环50次，试写出代码。

这里涉及到的问题是主线程和子线程之间的切换，也就是说子线程跑一下，然后阻塞，主线程再跑一下，然后在阻塞，如此各循环 50次，注意这里的“各循环”，因为主线程和子线程各自的循环是没有关系的，而是内部各自循环50次。
这里肯定要用到std::mutex和原子操作std::atomic，主要的实现思路就是，原子变量的值符合要求，就开始循环，否则阻塞等着。
主线程代码：

for(int i = 0; i < 50; ++i) //循环50次
{
    lock_guard<mutex> lck(mt);//RAII获取锁
    if(flag % 2 == 1){  //flag的是原子变量（原子变量初值为0，所以子线程先进入循环）
        for(int i = 0; i < 100; ++i)
            cout << "parent thread: " << i << endl;
        flag++;
    }
}

子线程代码：

for(int i = 0; i < 50; ++i){
    lock_guard<mutex> lck(mt);  //RAII获取mutex
    if(flag % 2 == 0){  //子线程运行区域
        for(int i = 0; i < 10; ++i)
            cout << "child thread: " << i << endl;
        flag++;
    }
}

完整代码如下：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <atomic>
using namespace std;
mutex mt;   //互斥量
atomic<int> flag = 0;   //原子变量
void func()
{
    for(int i = 0; i < 50; ++i){
        lock_guard<mutex> lck(mt);  //RAII获取mutex
        if(flag % 2 == 0){  //子线程运行区域
            for(int i = 0; i < 10; ++i)
                cout << "child thread: " << i << endl;
            flag++;
        }
    }
}
int main()
{
    thread t1(func);
    for(int i = 0; i < 50; ++i)
    {
        lock_guard<mutex> lck(mt);
        if(flag % 2 == 1){  //主线程运行区域
            for(int i = 0; i < 100; ++i)
                cout << "parent thread: " << i << endl;
            flag++;
        }
    }

    t1.join();

    return 0;
}