C++ 線程同步操作的幾種方法 【LeetCode 1115. 交替列印FooBar】

【1115. 交替列印FooBar】

原程式如下，我們需要基于原程式進行修改：

class FooBar {
private:
    int n;

public:
    FooBar(int n) {
        this->n = n;
    }

    void foo(function<void()> printFoo) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            
        	// printFoo() outputs "foo". Do not change or remove this line.
        	printFoo();
        }
    }

    void bar(function<void()> printBar) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            
        	// printBar() outputs "bar". Do not change or remove this line.
        	printBar();
        }
    }
};
           

方法一：使用信号量

#include <semaphore.h>
class FooBar {
private:
    int n;
    sem_t cfoo;
    sem_t cbar;
public:
    FooBar(int n) {
        this->n = n;
        sem_init(&cfoo, 0, 0);
        sem_init(&cbar, 0, 1);
    }

    void foo(function<void()> printFoo) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
        	sem_wait(&cbar);
        	printFoo();
            sem_post(&cfoo);
        }
    }

    void bar(function<void()> printBar) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sem_wait(&cfoo);
        	printBar();
            sem_post(&cbar);
        }
    }
};
           

方法二：使用互斥鎖

class FooBar {
private:
    int n;
    mutex cfoo;
    mutex cbar;
public:
    FooBar(int n) {
        this->n = n;
        cbar.lock();
    }

    void foo(function<void()> printFoo) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
        	cfoo.lock();
        	printFoo();
            cbar.unlock();
        }
    }

    void bar(function<void()> printBar) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            cbar.lock();
        	printBar();
            cfoo.unlock();
        }
    }
};
           

方法三：使用原子變量

class FooBar {
private:
    int n;
    atomic<bool> flag = true;
public:
    FooBar(int n) {
        this->n = n;
    }

    void foo(function<void()> printFoo) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            while (!flag) this_thread::yield(); // 釋放時間片
        	printFoo();
            flag = false;
        }
    }

    void bar(function<void()> printBar) {
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            while(flag) this_thread::yield();
        	printBar();
            flag = true;
        }
    }
};
           

類似的LeetCode題目還有【1114. 按序列印】和【1116. 列印零與奇偶數】

【1114. 按序列印】

信号量解法：

#include <semaphore.h>
class Foo {
public:
    Foo() {
        sem_init(&firstJobDone, 0, 0);
        sem_init(&secondJobDone, 0, 0);
    }

    void first(function<void()> printFirst) {
        // printFirst() outputs "first". Do not change or remove this line.
        printFirst();
        sem_post(&firstJobDone);
    }

    void second(function<void()> printSecond) {
        sem_wait(&firstJobDone);
        // printSecond() outputs "second". Do not change or remove this line.
        printSecond();
        sem_post(&secondJobDone);
    }

    void third(function<void()> printThird) {
        sem_wait(&secondJobDone);
        // printThird() outputs "third". Do not change or remove this line.
        printThird();
    }
protected:
    sem_t firstJobDone;
    sem_t secondJobDone;
};
           

【1116. 列印零與奇偶數】