并发支持库
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C++ 包含线程、原子操作、互斥、条件变量和 future 的内建支持。
线程
线程使得程序能在数个处理器核心同时执行。
| 定义于头文件
<thread> | |
| (C++11) |
管理单独的线程 (类) |
| (C++20) |
有自动合并和取消支持的 std::thread (类) |
管理当前线程的函数 | |
| 定义于命名空间
this_thread | |
| (C++11) |
建议实现重新调度各执行线程 (函数) |
| (C++11) |
返回当前线程的线程 id (函数) |
| (C++11) |
使当前线程的执行停止指定的时间段 (函数) |
| (C++11) |
使当前线程的执行停止直到指定的时间点 (函数) |
线程取消
|
(C++20 起) | ||||||||
缓存大小访问
| 定义于头文件
<new> | |
| 避免假共享的最小偏移 促使真共享的最大偏移 (常量) | |
原子操作
这些组建为细粒度的原子操作提供，允许无锁并发编程。涉及同一对象的每个原子操作，相对于任何其他原子操作是不可分的。原子对象不具有数据竞争。
|
|
(C++23 起) |
| 定义于头文件
<atomic> | |
原子类型 | |
| (C++11) |
atomic 类模板及其针对布尔、整型和指针类型的特化 (类模板) |
| (C++20) |
提供非原子对象上的原子操作 (类模板) |
原子类型上的操作 | |
| (C++11) |
检查对该原子类型的操作是否是无锁的 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
原子地以非原子实参替换原子对象的值 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
原子地获得存储于原子对象的值 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
原子地以非原子实参的值替换原子对象的值，并返回该原子对象的旧值 (函数模板) |
| 原子地比较原子对象和非原子实参的值，若相等则进行 atomic_exchange，若不相等则进行 atomic_load (函数模板) | |
| (C++11)(C++11) |
将非原子值加到原子对象，并获得原子对象的先前值 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
从原子对象减去非原子值，并获得原子对象的先前值 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
将原子对象替换为与非原子实参逐位与的结果，并获得原子对象的先前值 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
将原子对象替换为与非原子实参逐位或的结果，并获得原子对象的先前值 (函数模板) |
| (C++11)(C++11) |
将原子对象替换为与非原子实参逐位异或的结果，并获得原子对象的先前值 (函数模板) |
| (C++20)(C++20) |
阻塞线程直至被提醒且原子值更改 (函数模板) |
| (C++20) |
提醒一个在 atomic_wait 中阻塞的线程 (函数模板) |
| (C++20) |
提醒所有在 atomic_wait 中阻塞的线程 (函数模板) |
标志类型及操作 | |
| (C++11) |
免锁的布尔原子类型 (类) |
| 原子地设置标志为 true 并返回其先前值 (函数) | |
| (C++11)(C++11) |
原子地设置标志值为 false (函数) |
| (C++20)(C++20) |
原子地返回标志的值 (函数) |
| (C++20)(C++20) |
阻塞线程，直至被提醒且标志更改 (函数) |
| (C++20) |
提醒一个在 atomic_flag_wait 中阻塞的线程 (函数) |
| (C++20) |
提醒所有在 atomic_flag_wait 中阻塞的线程 (函数) |
初始化 | |
| (C++11)(C++20 中弃用) |
对默认构造的原子对象进行非原子初始化 (函数模板) |
| (C++11)(C++20 中弃用) |
静态存储期的原子对象的常量初始化 (宏函数) |
| (C++11) |
将 std::atomic_flag 初始化为 false (宏常量) |
内存同步顺序 | |
| (C++11) |
为给定的原子操作定义内存顺序约束 (枚举) |
| (C++11) |
从 std::memory_order_consume 依赖树移除指定对象 (函数模板) |
| (C++11) |
通用的依赖内存顺序的栅栏同步原语 (函数) |
| (C++11) |
线程与执行于同一线程的信号处理函数间的栅栏 (函数) |
| 定义于头文件
<stdatomic.h> | |
C 兼容宏 | |
| (C++23) |
使得 _Atomic(T) 等同于 std::atomic<T> 的兼容性宏 (宏函数) |
互斥
互斥算法避免多个线程同时访问共享资源。这会避免数据竞争，并提供线程间的同步支持。
| 定义于头文件
<mutex> | |
| (C++11) |
提供基本互斥设施 (类) |
| (C++11) |
提供互斥设施，实现有时限锁定 (类) |
| (C++11) |
提供能被同一线程递归锁定的互斥设施 (类) |
| (C++11) |
提供能被同一线程递归锁定的互斥设施，并实现有时限锁定 (类) |
| 定义于头文件
<shared_mutex> | |
| (C++17) |
提供共享互斥设施 (类) |
| (C++14) |
提供共享互斥设施并实现有时限锁定 (类) |
通用互斥管理 | |
| 定义于头文件
<mutex> | |
| (C++11) |
实现严格基于作用域的互斥体所有权包装器 (类模板) |
| (C++17) |
用于多个互斥体的免死锁 RAII 封装器 (类模板) |
| (C++11) |
实现可移动的互斥体所有权包装器 (类模板) |
| (C++14) |
实现可移动的共享互斥体所有权封装器 (类模板) |
| (C++11)(C++11)(C++11) |
用于指定锁定策略的标签类型 (类) |
| (C++11)(C++11)(C++11) |
用于指定锁定策略的标签常量 (常量) |
通用锁定算法 | |
| (C++11) |
试图通过重复调用 try_lock 获得互斥体的所有权 (函数模板) |
| (C++11) |
锁定指定的互斥体，若任何一个不可用则阻塞 (函数模板) |
单次调用 | |
| (C++11) |
确保 call_once 只调用函数一次的帮助对象 (类) |
| (C++11) |
仅调用函数一次，即使从多个线程调用 (函数模板) |
条件变量
条件变量是允许多个线程相互交流的同步原语。它允许一定量的线程等待（可以定时）另一线程的提醒，然后再继续。条件变量始终关联到一个互斥。
| 定义于头文件
<condition_variable> | |
| (C++11) |
提供与 std::unique_lock 关联的条件变量 (类) |
| (C++11) |
提供与任何锁类型关联的条件变量 (类) |
| (C++11) |
安排到在此线程完全结束时对 notify_all 的调用 (函数) |
| (C++11) |
列出条件变量上定时等待的可能结果 (枚举) |
信号量信号量 (semaphore) 是一种轻量的同步原件，用于制约对共享资源的并发访问。在可以使用两者时，信号量能比条件变量更有效率。
锁存器与屏障锁存器 (latch) 与屏障 (barrier) 是线程协调机制，允许任何数量的线程阻塞直至期待数量的线程到达该屏障。锁存器不能复用，屏障能重复使用。
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(C++20 起) | ||||||||||||||
Future
标准库提供了一些工具来获取异步任务（即在单独的线程中启动的函数）的返回值，并捕捉其所抛出的异常。这些值在共享状态中传递，其中异步任务可以写入其返回值或存储异常，而且可以由持有该引用该共享态的 std::future 或 std::shared_future 实例的线程检验、等待或是操作这个状态。
| 定义于头文件
<future> | |
| (C++11) |
存储一个值以进行异步获取 (类模板) |
| (C++11) |
打包一个函数，存储其返回值以进行异步获取 (类模板) |
| (C++11) |
等待被异步设置的值 (类模板) |
| (C++11) |
等待被异步设置的值（可能为其他 future 所引用） (类模板) |
| (C++11) |
异步运行一个函数（有可能在新线程中执行），并返回保有其结果的 std::future (函数模板) |
| (C++11) |
指定 std::async 所用的运行策略 (枚举) |
| (C++11) |
指定在 std::future 和 std::shared_future 上的定时等待的结果 (枚举) |
Future 错误 | |
| (C++11) |
报告与 future 或 promise 有关的错误 (类) |
| (C++11) |
鉴别 future 错误类别 (函数) |
| (C++11) |
鉴别 future 错误码 (枚举) |