C++多线程编程(一)_vlambda技术博客

vlambda
2021-02-23

C++多线程编程(一)

多线程是程序员必须掌握的一门技术，本文主要是针对于C++新标准中多线程库，需要具备一定C++基础方可学习。

前言

本章节是C++多线程编程第一课，C++不熟悉的可以转接C++专辑教程，本章节主要C++多线程编程中的一些基本概念以及几种创建线程的方式。

并发、进程、线程的基本概念

并发
两个或者多个任务(独立的活动)同时发生(进行):一个程序通知执行多个独立的任务
并发假象(不是真正的并发)：单核CPU通过上下文切换方式实现进程
进程
计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动

进程特性
动态性：进程是程序的一次执行过程，是临时的，有生命期，是动态产生，动态消亡的；
并发性：任何进程都可以同其他进行一起并发执行；
独立性：进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；
结构性：进程由程序，数据和进程控制块三部分组成

线程
每个进程都有一个主线程并且主线程是唯一的，也就是一个进程只能有一个主线程。
vs编译器中ctr+f5编译运行程序时，实际是主线程调用mian函数中的代码。
线程可以理解为代码执行通道，除了主线程之外，可以自己创建其他线程。
并发实现方案

主要解决是进程间通信问题
同一电脑上可通过管道，文件，消息队列，共享内存等方式实现
不同电脑可通过socket网络通信实现

多个进程实现并发
单独进程，多个线程实现并发即一个主线程，多个子线程实现并发
一个进程中的所有线程共享内存空间(共享内存)，例如全局变量，指针引用等，所以多线程开销远远小于多进程。共享内存也会导致数据一致性问题（资源竞争问题）。

C++线程编程基本操作

1.首先需要包含thread头文件

#include <thread>#include <iostream>

2.创建线程: thread类创建一个线程

#include <thread>void print(){ std::cout<<"子线程"<<endl; }int main(){ //运行程序会调用abort函数终止程序  std::thread t1(print);  std::cout<<"主线程"<<std::endl;}

3.join:加入/汇合线程。阻塞主线程，等待子线程执行结束，可理解为依附功能

#include <thread>void print(){ std::cout<<"子线程"<<endl; }int main(){ std::thread t1(print);  t1.join(); //阻塞主线程，等待子线程执行结束 std::cout<<"主线程"<<std::endl; return 0;}

4.detach:分离，剥离依附关系，驻留后台

#include <thread>#include <iostream>#include <windows.h>void print() { for (int i = 0; i < 10; i++)  { std::cout << "子线程"<<i << std::endl; }}int main() { std::thread t1(print); std::cout << "主线程" << std::endl; //可用Sleep延时实现结果演示 t1.detach(); return 0;}

注意:一旦detach线程后，便不可在使用join线程。

5.joinable:判断当前线程是否可以join或deatch，如果可以返回true，不能返回false

#include <thread>#include <iostream>void print() { for (int i = 0; i < 10; i++)  { std::cout << "子线程"<<i << std::endl; }}int main() { std::thread t1(print); t1.detach(); if (t1.joinable())  { t1.join(); std::cout << "可join" << std::endl; } std::cout << "主线程" << std::endl; return 0;}

其他创建线程方法

1.用类和对象

#include <thread>#include <iostream>class Function {public: void operator()() { std::cout << "子线程" << std::endl; }};int main() { Function object; std::thread t1(object); //可调用对象即可 t1.join(); std::thread t2((Function())); t2.join(); std::cout << "主线程" << std::endl; return 0;}

2.Lambda表达式

#include <thread>#include <iostream>int main() {
 std::thread t1([] {std::cout << "子线程" << std::endl; }); t1.join(); std::cout << "主线程" << std::endl; return 0;}

3.带引用参数创建方式

#include <thread>#include <iostream>#include <thread>void printInfo(int& num) { num = 1001; std::cout << "子进程:"<<num << std::endl;}int main() { int num = 0; //std::ref 用于包装按引用传递的值。 //std::cref 用于包装按const引用传递的值 //error C2672: “invoke”: 未找到匹配的重载函数 std::thread t(printInfo, std::ref(num));  t.join(); std::cout << "主线程:"<<num << std::endl; return 0;}

4.带智能指针参数创建方式

#include <thread>#include <iostream>#include <thread>void printInfo(std::unique_ptr<int> ptr) { std::cout << "子线程:"<<ptr.get() << std::endl;}int main() { std::unique_ptr<int> ptr(new int(100)); std::cout << "主线程:" << ptr.get() << std::endl;  std::thread t(printInfo,std::move(ptr));  t.join(); std::cout << "主线程:"<<ptr.get() << std::endl; //主线程:00000000 move掉了 return 0;}

5.类的成员函数

#include <thread>#include <iostream>#include <thread>class MM {public: void print(int& num) { num = 1001; std::cout << "子线程:"<<num << std::endl; }};int main() { MM mm; int num = 10; std::thread t(&MM::print,mm,std::ref(num));  t.join(); std::cout << "主线程:"<< num << std::endl; return 0;}