C++ : 스레드와 동기화

스레드와 동기화

1. std::thread, std::mutex, std::lock_guard

   C++11에서 도입된 std::thread는 멀티스레드를 사용하여 병렬로 작업을 처리할 수 있도록 도와주는 라이브러리입니다. 스레드 간의 자원 경쟁을 방지하려면 std::mutex와 std::lock_guard를 사용하여 동기화할 수 있습니다.

1.1. std::thread

   std::thread는 새로운 스레드를 생성하고, 해당 스레드에서 실행할 함수를 지정하는 데 사용됩니다.

#include <iostream>
#include <thread>

void printMessage() {
    std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(printMessage);  // 스레드 생성
    t.join();  // 스레드가 종료될 때까지 기다림
    return 0;
}

1.2. std::mutex와 std::lock_guard

   std::mutex는 스레드 간에 공유 자원에 대한 동시 접근을 방지하는데 사용됩니다. std::lock_guard는 mutex를 자동으로 잠그고 해제하는 RAII(자원 관리 기법) 클래스로, 예외 발생 시에도 자동으로 해제됩니다.

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex mtx;

void printMessage(int id) {
    std::lock_guard<std::mutex> guard(mtx);  // mutex 잠금
    std::cout << "Thread " << id << " is printing." << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(printMessage, 1);
    std::thread t2(printMessage, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

2. 병렬 알고리즘 ()

   C++17부터는 헤더를 사용하여 병렬 알고리즘을 쉽게 구현할 수 있습니다. 이를 통해 반복문이나 알고리즘을 병렬로 실행할 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 병렬 알고리즘으로 벡터의 값 두 배로 만들기
    std::for_each(std::execution::par, vec.begin(), vec.end(), [](int& n) {
        n *= 2;
    });

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";  // 출력: 2 4 6 8 10
    }

    return 0;
}

3. 원자 연산 (std::atomic)

   std::atomic은 스레드 간의 안전한 데이터 공유를 위해 제공되는 클래스입니다. 이를 사용하면 원자적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있어 동기화 없이 멀티스레딩 환경에서 안전하게 작업을 처리할 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>

std::atomic<int> counter(0);

void incrementCounter() {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
    }
}

int main() {
    std::thread t1(incrementCounter);
    std::thread t2(incrementCounter);

    t1.join();
    t2.join();

    std::cout << "Final counter value: " << counter.load() << std::endl;  // 출력: 2000
    return 0;
}