完成 std::barrier 的全部内容，即完成第四章“C++20 闩与屏障”一节的全部内容 #12

Author: Mq-b

Diff for: md/04同步操作.md

@@ -1359,6 +1359,67 @@ int main(){
 
 注意输出的规律，第一轮每个数字最后一位都是 `1`，第二轮每个数字最后一位都是 `2`……以此类推，因为我们分配给每个线程的输出任务就是如此，然后利用了屏障一轮一轮地打印。
 
+`arrive_and_wait` 等价于 `wait(arrive());`。原子地将期待**计数减少 1**，然后在当前阶段的同步点**阻塞**直至运行当前阶段的阶段完成步骤。
+
+`arrive_and_wait()` 会在期待计数减少至 `0` 时调用我们构造 barrier 对象时传入的 lambda 表达式，并**解除**所有在阶段同步点上阻塞的线程。之后**重置期待计数为构造中指定的值**。屏障的一个阶段就完成了。
+
+- 并发调用`barrier` 除了析构函数外的成员函数不会引起数据竞争。
+
+另外你可能注意到我们使用了 [`std::osyncstream`](https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_osyncstream) ，它是 C++20 引入的，此处是确保输出流在多线程环境中同步，**免除数据竞争，而且将不以任何方式穿插或截断**。
+
+> 虽然 `std::cout` 的 `operator<<` 调用是线程安全的，不会被打断，但多个 `operator<<` 的调用在多线程环境中可能会**交错**，导致输出结果混乱，使用 `std::osyncstream` 就可以解决这个问题。开发者可以尝试去除 `std::osyncstream` 直接使用 `std::cout`，效果会非常明显。
+
+---
+
+使用 `arrive` 或 `arrive_and_wait` 减少的都是**当前屏障计数**，我们称作“*期待计数*”。不管如何减少计数，当完成一个*阶段*，就重置期待计数为**构造中指定的值**了。
+
+标准库还提供一个函数 [`arrive_and_drop`](https://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/barrier/arrive_and_drop) 可以改变重置的计数值：*它将所有后继阶段的初始期待计数减少一，当前阶段的期待计数也减少一*。
+
+不用感到难以理解，我们来解释一下这个概念：
+
+```cpp
+std::barrier barrier{ 4 }; // 初始化计数为 4 完成阶段重置计数也是 4
+barrier.arrive_and_wait(); // 当前计数减 1，不影响之后重置计数 4
+barrier.arrive_and_drop(); // 当前计数与重置之后的计数均减 1 完成阶段会重置计数为 3
+```
+
+`arrive_and_drop` 可以用来控制在需要的时候，让一些线程退出同步，如：
+
+```cpp
+std::atomic_int active_threads{ 4 };
+std::barrier barrier{ 4,
+    [n = 1]() mutable noexcept {
+        std::cout << "\t第" << n++ << "轮结束，活跃线程数: " << active_threads << '\n';
+    }
+};
+
+void f(int thread_id){
+    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
+        std::osyncstream{ std::cout } << "线程 " << thread_id << " 输出: " << i << '\n';
+        if (i == 2 && thread_id == 2) {  // 假设线程ID为2的线程在输出完2后退出
+            std::osyncstream{ std::cout } << "线程 " << thread_id << " 完成并退出\n";
+            --active_threads; // 减少活跃线程数
+            barrier.arrive_and_drop(); // 减少当前计数 1，并减少重置计数 1
+            return;
+        }
+        barrier.arrive_and_wait(); // 减少计数并等待，解除阻塞时重置计数并调用函数对象
+    }
+}
+
+int main(){
+    std::vector<std::jthread> threads;
+    for (int i = 1; i <= 4; ++i) {
+        threads.emplace_back(f, i);
+    }
+}
+```
+
+> [运行](https://godbolt.org/z/csor1bq8d)测试。
+
+初始线程有 4 个，线程 2 在执行了两轮同步之后便直接退出了，调用 `arrive_and_drop` 函数，下一个阶段的计数会重置为 `3`，也就是只有三个活跃线程继续执行。查看输出结果，非常的直观。
+
+这样，`arrive_and_drop` 的作用就非常明显了，使用也十分的简单。
+
 ## 总结
 
 在并发编程中，同步操作对于并发编程至关重要。如果没有同步，线程基本上就是独立的，因其任务之间的相关性，才可作为一个整体执行（比如第二章的并行求和）。本章讨论了多种用于同步操作的工具，包括条件变量、future、promise、package_task、信号量。同时，详细介绍了 C++ 时间库的知识，以使用并发支持库中的“限时等待”。还使用 CMake + Qt 构建了一个带有 UI 界面的示例，展示异步多线程的**必要性**。