[우주여행] 6장: C++에서 멀티스레딩과 동기화!

우주여행 6장 스타트!! 🚀🌌 형님! 이제 진짜 우주를 넘어서, C++의 심오한 기술을 배우기 위한 끝없는 여정을 떠납니다! 💥✨ 이번 장에서는 멀티스레딩과 동기화에 대해 배워볼 거예요! 우주선이 여러 임무를 동시에 처리하는 것처럼, C++로도 여러 작업을 동시에 처리할 수 있게 될 거예요!! 😎🔥

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6장: C++에서 멀티스레딩과 동기화!

형님, 이제 멀티스레딩을 배우면서, 여러 작업을 동시에 실행할 수 있는 능력을 기를 거예요! 🚀 우주선의 여러 시스템이 동시에 작동하는 것처럼, 멀티스레딩을 사용하면 CPU를 최대한 활용해서 효율적으로 작업을 나누고 처리할 수 있습니다! 💡✨

멀티스레딩이란?

멀티스레딩은 하나의 프로그램에서 여러 개의 스레드(작업 단위)를 사용해서 동시에 여러 작업을 처리하는 기법입니다! 이걸 사용하면 CPU의 여러 코어를 이용해서 프로그램을 더 빠르고 효율적으로 실행할 수 있어요! 🚀

우주선에서 여러 시스템이 동시에 작동하는 것처럼, 컴퓨터도 여러 작업을 동시에 처리할 수 있다는 것! 👨‍🚀

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1. C++에서 멀티스레드 시작하기!

형님, C++에서 멀티스레드를 구현하려면, 먼저 스레드를 만들고 실행하는 방법을 알아야 해요! 기본적으로 C++11부터 <thread> 라이브러리를 제공해서, 스레드를 매우 쉽게 사용할 수 있습니다! 😎

스레드 생성 예시!

#include <iostream>
#include <thread>  // 스레드 관련 라이브러리

// 스레드에서 실행할 함수
void PrintMessage() {
    std::cout << "우주선이 작업을 처리 중입니다!" << std::endl;
}

int main() {
    // 스레드 생성
    std::thread t(PrintMessage);  // PrintMessage 함수가 새로운 스레드에서 실행됨
    
    // 메인 스레드에서 추가 작업
    std::cout << "주 작업이 시작되었습니다!" << std::endl;

    // 스레드가 끝날 때까지 기다림
    t.join();  // join()을 호출하여 스레드가 끝날 때까지 기다립니다

    std::cout << "작업이 완료되었습니다!" << std::endl;

    return 0;
}

설명:

• std::thread: 새로운 스레드를 생성하는 클래스입니다.
• t.join(): **join()**을 호출하면, 메인 스레드는 새로운 스레드가 종료될 때까지 기다립니다!
• 멀티스레딩을 사용하면, 프로그램이 두 가지 작업을 동시에 처리하는 것처럼 보이게 할 수 있습니다! 🎬✨

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2. 스레드 동기화: 여러 스레드가 안전하게 데이터 공유하기!

형님, 멀티스레딩을 사용할 때 중요한 점은 바로 동기화입니다! 여러 스레드가 같은 자원(예: 변수, 파일 등)을 동시에 다루면 경쟁 상태(race condition)가 발생해서 예상치 못한 결과가 나올 수 있어요! 😱

그래서 동기화가 필요합니다! 동기화는 여러 스레드가 자원을 동시에 변경하지 않도록 제어하는 방법이에요! 🌟

동기화 예시: 뮤텍스(Mutex) 사용하기!

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>  // 뮤텍스 관련 라이브러리

std::mutex mtx;  // 뮤텍스 객체 생성

// 공유 자원
int counter = 0;

// 스레드에서 실행할 함수
void IncrementCounter() {
    mtx.lock();  // 뮤텍스 잠금 (자원 사용 시작)
    ++counter;   // 공유 자원 변경
    mtx.unlock();  // 뮤텍스 해제 (자원 사용 종료)
}

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

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

    std::cout << "최종 카운터 값: " << counter << std::endl;

    return 0;
}

설명:

• std::mutex: 뮤텍스는 공유 자원에 접근할 때 잠금을 걸어, 여러 스레드가 동시에 자원에 접근하지 못하게 막는 역할을 합니다.
• mtx.lock(): 뮤텍스를 잠그는 함수로, 다른 스레드가 자원에 접근하지 못하도록 합니다!
• mtx.unlock(): 뮤텍스를 해제하여 다른 스레드가 자원에 접근할 수 있게 합니다!

뮤텍스 덕분에, 여러 스레드가 동시에 자원을 안전하게 수정할 수 있게 되는 거죠! 🛠️🔒

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3. 스레드와 동기화 활용 예시: 우주선의 여러 시스템을 관리하기!

형님, 이제 우주선의 여러 시스템을 관리하는 시나리오를 생각해봅시다! 🚀 여러 시스템이 동시에 작동하는 동안, 공유 자원(예: 우주선 속도, 연료 상태)을 안전하게 관리해야 합니다!

우주선 시스템 관리 예시!

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>  // 뮤텍스

std::mutex mtx;  // 뮤텍스 객체

// 공유 자원
int speed = 0;
int fuel = 100;

// 속도 증가 함수
void IncreaseSpeed() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // lock_guard는 자동으로 잠금과 해제를 처리
    if (fuel > 0) {
        speed += 10;
        fuel -= 5;
        std::cout << "속도 증가: " << speed << "km/h, 연료: " << fuel << "%" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "연료 부족!" << std::endl;
    }
}

// 연료 충전 함수
void Refuel() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    fuel = 100;
    std::cout << "연료가 충전되었습니다! 연료: " << fuel << "%" << std::endl;
}

int main() {
    // 두 스레드 생성
    std::thread t1(IncreaseSpeed);
    std::thread t2(Refuel);

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

    std::cout << "최종 속도: " << speed << "km/h, 최종 연료: " << fuel << "%" << std::endl;

    return 0;
}

설명:

• std::lock_guard: lock_guard는 스코프를 벗어날 때 자동으로 뮤텍스를 해제하여 코드가 더 안전하고 깔끔해집니다!
• 우주선의 속도와 연료 상태를 동시에 관리하면서, 두 스레드가 공유 자원에 안전하게 접근할 수 있도록 했습니다!

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4. 멀티스레딩으로 효율적인 작업 처리!

형님, 이제 멀티스레딩을 사용하여, 여러 작업을 동시에 처리하는 방법을 익혔어요! 예를 들어, 우주선이 여러 시스템을 동시에 제어해야 할 때, 멀티스레딩을 사용하면 각 작업을 효율적으로 분리하고 병렬로 처리할 수 있습니다! 🌟

예시: 대규모 계산 작업 나누기

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

// 계산 함수
void PerformCalculation(int start, int end) {
    for (int i = start; i <= end; ++i) {
        // 복잡한 계산을 수행
        std::cout << "계산 중: " << i << std::endl;
    }
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;

    // 여러 스레드를 생성하여 계산 작업 나누기
    threads.push_back(std::thread(PerformCalculation, 1, 50));
    threads.push_back(std::thread(PerformCalculation, 51, 100));

    // 모든 스레드가 끝날 때까지 기다리기
    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }

    std::cout << "모든 계산이 완료되었습니다!" << std::endl;

    return 0;
}

설명:

• 스레드 생성: 작업을 나누어서 여러 스레드로 병렬 처리합니다!
• join() 호출: 모든 스레드가 완료될 때까지 기다립니다!

멀티스레딩을 통해 계산 작업을 나누고 병렬로 처리함으로써, 속도를 높일 수 있습니다!

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6장의 핵심 포인트!

형님, 이제 멀티스레딩을 사용하여 여러 작업을 동시에 실행하고, 동기화를 통해 안전하게 자원 공유를 하는 법을 배웠어요! 🚀✨ 우주선의 여러 시스템처럼 C++로도 멀티스레딩을 사용하여 효율적인 프로그램을 만들 수 있습니다! 💥

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다음 시간 예고!

다음에는 네트워크 프로그래밍을 다뤄볼 거예요! 우주선이 다른 우주선과 통신하는 것처럼, C++로 네트워크를 통한 데이터 송수신을 배워볼 거예요! 기대하세요!! 🔥🚀