c++中的std::barrier和std::latch怎么用_c++线程同步工具用法详解

在C++20中，std::barrier 和 std::latch 是两个重要的线程同步工具，用于协调多个线程的执行。它们比传统的互斥锁和条件变量更高级，适用于特定的协作场景。

std::latch 的用法

std::latch 是一个一次性使用的同步机制，允许一个或多个线程等待，直到计数器减为零。一旦计数到达零，所有等待线程被释放，且 latch 不可重用。

常用方法：

• std::latch l(count);：构造一个初始值为 count 的 latch。
• l.count_down();：将内部计数减一（可被多个线程调用）。
• l.wait();：阻塞当前线程，直到计数变为0。
• l.arrive_and_wait();：等价于 count_down() 后立即 wait()。

典型使用场景是主线程启动多个工作线程后，等待它们全部初始化完成。

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#include <thread>
#include <latch>
#include <iostream>
<p>std::latch start_latch(3); // 等待3个线程</p><p>void worker(int id) {
std::cout << "Worker " << id << " ready.\n";
start_latch.count_down(); // 通知准备完成
}</p><p>int main() {
std::thread t1(worker, 1);
std::thread t2(worker, 2);
std::thread t3(worker, 3);</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>start_latch.wait(); // 等待三个线程都准备好
std::cout << "All workers ready, starting...\n";

t1.join(); t2.join(); t3.join();
return 0;

}

std::barrier 的用法

std::barrier 类似于 latch，但支持重复使用。它允许多个线程在某个点“会合”，当指定数量的线程都到达后，才继续执行。与 latch 不同，barrier 可以在每次同步后重置状态。

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常用方法：

• std::barrier b(count);：创建一个需要 count 个线程参与的 barrier。
• b.arrive();：通知一个线程已到达，返回一个 arrive_token，可用于后续的 wait。
• b.arrive_and_wait();：线程到达并等待其他线程同步完成。

barrier 常用于循环并行任务中，比如多线程迭代计算。

#include <thread>
#include <barrier>
#include <iostream>
<p>std::barrier sync_point(3);
int step = 0;</p><p>void worker(int id) {
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
std::cout << "Worker " << id << " step " << i << " working...\n";</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>    // 模拟工作
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100 * id));

    sync_point.arrive_and_wait(); // 所有线程在此同步
    std::cout << "All workers completed step " << i <&lt "\n";
}

}

int main() { std::thread t1(worker, 1); std::thread t2(worker, 2); std::thread t3(worker, 3);

t1.join(); t2.join(); t3.join();
return 0;

}

latch 和 barrier 的区别

虽然两者都用于线程同步，但设计目的不同：

• std::latch 是一次性使用的，适合“启动”或“结束”这类单次事件。
• std::barrier 支持重复使用，适合周期性同步，如每轮并行计算后的会合。
• latch 更轻量，只支持向下计数一次；barrier 允许每个周期重新开始。

基本上就这些。选择哪个取决于是否需要重复同步。对于一次性等待，用 latch；对于多轮协作，用 barrier。注意这两个类都需要 C++20 支持，编译时请启用 -std=c++20。