Linux C++多線程與并發數據結構的實現

在Linux環境下，使用C++實現多線程和并發數據結構需要依賴于一些庫和工具，如POSIX線程庫（pthread）和C++11標準中的線程支持

1. 多線程的實現：

在Linux環境下，可以使用POSIX線程庫（pthread）來實現多線程。以下是一個簡單的C++多線程示例：

#include <iostream>
#include <pthread.h>

void* print_hello(void* arg) {
    std::cout << "Hello from thread " << pthread_self() << std::endl;
    return nullptr;
}

int main() {
    pthread_t threads[5];
    int rc;

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        rc = pthread_create(&threads[i], nullptr, print_hello, nullptr);
        if (rc != 0) {
            std::cerr << "Error creating thread "<< i << std::endl;
            return 1;
        }
    }

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_join(threads[i], nullptr);
    }

    return 0;
}

2. 并發數據結構的實現：

在Linux環境下，可以使用C++11標準中的線程支持來實現并發數據結構。以下是一個簡單的線程安全隊列示例：

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

template <typename T>
class ThreadSafeQueue {
public:
    void push(const T& value) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
        queue_.push(value);
        lock.unlock();
        cond_var_.notify_one();
    }

    bool pop(T& value) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
        while (queue_.empty()) {
            cond_var_.wait(lock);
        }
        value = queue_.front();
        queue_.pop();
        return true;
    }

private:
    std::queue<T> queue_;
    std::mutex mutex_;
    std::condition_variable cond_var_;
};

void producer(ThreadSafeQueue<int>& queue) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        queue.push(i);
        std::cout << "Produced: "<< i << std::endl;
    }
}

void consumer(ThreadSafeQueue<int>& queue) {
    int value;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        if (queue.pop(value)) {
            std::cout << "Consumed: " << value << std::endl;
        }
    }
}

int main() {
    ThreadSafeQueue<int> queue;
    std::thread producer_thread(producer, std::ref(queue));
    std::thread consumer_thread(consumer, std::ref(queue));

    producer_thread.join();
    consumer_thread.join();

    return 0;
}

在這個示例中，我們實現了一個線程安全的隊列，它使用互斥鎖（mutex）來保護隊列的訪問，并使用條件變量（condition_variable）來實現線程間的同步。生產者線程向隊列中添加元素，消費者線程從隊列中取出元素。通過這種方式，我們可以實現一個簡單的并發數據結構。