C++ 11 多線程編程

• 1、線程的創(chuàng)建和使用
• • 1.1 創(chuàng)建線程
  • 1.2 線程的使用
• 2.實(shí)現(xiàn)線程同步
• • • 2.1互斥鎖
    • 2.2 條件變量
• 3.例
• • 1：兩線程交替打印奇偶數(shù)

1、線程的創(chuàng)建和使用

引入線程庫<thread>，其提供了thread類，創(chuàng)建一個(gè)線程即實(shí)例化一個(gè)該類的對(duì)象，以此進(jìn)行線程的創(chuàng)建和使用。

#include<thread> using namespce std;

1.1 創(chuàng)建線程

一個(gè)線程可以用一個(gè) thread 類的對(duì)象來表示，thread類中重載了構(gòu)造函數(shù)和移動(dòng)拷貝構(gòu)造

#include<iostream> #include<thread>using namespace std;void funa() {cout << "thread_funa()" << endl; } int main() {//創(chuàng)建線程——構(gòu)造函數(shù)thread a(funa);cout << a.get_id() << endl;//移動(dòng)拷貝構(gòu)造thread b(std::move(a));cout << b.get_id() << endl;b.join();//移動(dòng)拷貝構(gòu)造進(jìn)行資源的交換，所有要注釋掉//a.join();cout << "main end" << endl;}

注意： thread類無拷貝構(gòu)造函數(shù)、無賦值運(yùn)算符，即不能直接用一個(gè)事先定義好的thread對(duì)象拷貝構(gòu)造另一個(gè)thread對(duì)象，也不能不能進(jìn)行賦值操作。但可以將臨時(shí)的thread對(duì)象賦值給另一個(gè)thread即移動(dòng)拷貝構(gòu)造，也可以移動(dòng)賦值。

1.2 線程的使用

thread 提供的函數(shù)： 線程支持庫
thread類常用的成員函數(shù)：

成員函數(shù)含義

get_id()	獲取當(dāng)前thread對(duì)象的線程id
joinable()	判斷當(dāng)前線程是否活躍（是：true；否：false）即是否支持調(diào)用 join()
join()	阻塞當(dāng)前thread 對(duì)象所在的線程，直至thread 對(duì)象表示的線程執(zhí)行完畢
detach()	將當(dāng)前線程從調(diào)用該函數(shù)的線程中分離出去，他們彼此獨(dú)立運(yùn)行
swap()	交換兩個(gè)線程的狀態(tài)

注意：每個(gè)thread 對(duì)象在調(diào)用析構(gòu)銷毀前，要么調(diào)用 join() 函數(shù)令主線程等待子線程執(zhí)行完畢，要么調(diào)用detach() 函數(shù)將子線程和主線程分離，二者必選一，否則存在以下問題：

• 線程占用的資源無法全部釋放，造成內(nèi)存泄露
• 當(dāng)主線程執(zhí)行完畢而子線程未完時(shí)，程序執(zhí)行引發(fā)異常。

在this_thread 命名空間的部分函數(shù)：

函數(shù)含義

get_id()	獲得當(dāng)前線程的 ID
yield()	阻塞當(dāng)前線程讓出cpu，直至條件成熟
sleep_for()	阻塞當(dāng)前線程指定的時(shí)間
sleep_until()	阻塞當(dāng)前線程，直至某個(gè)時(shí)間點(diǎn)為止

例：

//休眠1000毫秒，1s this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));

2.實(shí)現(xiàn)線程同步

2.1互斥鎖

互斥鎖用 mutex 類（位于std命名空間中）的對(duì)象表示，定義在頭文件<mutex>頭文件中。
成員函數(shù)：lock()——加鎖； unlock()——解鎖
例：對(duì)臨界資源變量n的訪問

#include<mutex> using namespcase std; mutex m; //實(shí)例化mutex對(duì)象m void Show_n() {m.lock();cout << n << endl;m.unlock(); }

實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格基于作用域的互斥體所有權(quán)包裝器：lock_fuard
原理：創(chuàng)建 lock_guard 對(duì)象時(shí)，它試圖接收給定互斥的所有權(quán)。控制離開創(chuàng)建 lock_guard 對(duì)象的作用域時(shí)，銷毀 lock_guard 并釋放互斥。即，創(chuàng)建即加鎖，作用域結(jié)束自動(dòng)解鎖。

#include<mutex> using namespcase std; mutex m; //實(shí)例化mutex對(duì)象m void Show_n() {lock_guard<mutex> g1(m);cout << n << endl; } //作用域結(jié)束，析構(gòu)g1,m解鎖

lock_gurad傳入兩個(gè)參數(shù)，第二個(gè)為adopt_lock標(biāo)識(shí)時(shí)，表示該互斥量之前必須已經(jīng)lock，才能使用此參數(shù)，故需要提前手動(dòng)鎖定。

#include<mutex> using namespcase std; mutex m; //實(shí)例化mutex對(duì)象m void Show_n() {m.lock(); //手動(dòng)鎖定lock_guard<mutex> g1(m, adopt_lock);cout << n << endl; } //作用域結(jié)束，析構(gòu)g1,m解鎖

實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)的互斥體所有權(quán)包裝器：unique_lock
與lock_guard類似，用法更豐富。

成員函數(shù)含義

lock()	鎖定
try_lock()	嘗試鎖定，若不能，先去執(zhí)行其他代碼并返回false；可以，進(jìn)行加鎖并返回true
unlock()	解鎖

unique_lock與lock_guard

unique_locklock_guard

手動(dòng)lock、unlock	支持	不支持
參數(shù)	支持 adopt_lock/try_to_lock/defer_lock	支持 adopt_lock

try_to_lock: 嘗試用mutx的lock()去鎖定這個(gè)mutex，但如果沒有鎖定成功，會(huì)立即返回，不會(huì)阻塞在那里
defer_lock: 這個(gè)參數(shù)表示暫時(shí)先不lock，之后手動(dòng)去lock，但是使用之前也是不允許去lock。

2.2 條件變量

C11提供的兩種表示條件變量的類：
都定義在<condition_variable>頭文件中，常與互斥鎖搭配使用，避免線程間搶奪資源。

• condition_variable
  該類表示的條件變量只能和unique_lock類表示的互斥鎖搭配使用；
• condition_variable_any
  該類表示的條件變量可以與任意類型的互斥鎖搭配使用（如：遞歸互斥鎖、定時(shí)互斥鎖等）

條件變量常用的成員函數(shù)

成員函數(shù)功能

wait()	阻塞當(dāng)前線程，等待條件成立
wait_for()	阻塞當(dāng)前線程的過程中，該函數(shù)會(huì)自動(dòng)調(diào)用unlock()解鎖，令其他線程使用公共資源。當(dāng)條件成立或超過指定的等待時(shí)間，該函數(shù)自動(dòng)調(diào)用lock()加鎖，同時(shí)令線程繼續(xù)執(zhí)行
wait_until()	與wait_for() 類似，區(qū)別是其可以設(shè)定一個(gè)具體的時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)條件成立或等待時(shí)間超過了指定的時(shí)間點(diǎn)，函數(shù)自動(dòng)加鎖，線程執(zhí)行
notify_one()	喚醒一個(gè)等待的線程
notify_all()	喚醒所有等待線程

關(guān)于wait() :
調(diào)用wait（）1先獲得mutex，2線程被阻塞，當(dāng)wait陷入休眠是會(huì)自動(dòng)釋放mutex。直到另外某個(gè)線程調(diào)用 notify_one或notify_all喚醒了當(dāng)前線程。當(dāng)線程被喚醒時(shí)，此時(shí)線程是已經(jīng)自動(dòng)占有了mutex。

3.例

1：兩線程交替打印奇偶數(shù)

#include<iostream> #include<thread> #include<mutex> using namespace std; std::mutex data_mutex; std::condition_variable data_var; bool tag = true; // odd : 1 // even: 2 // odd : 3 // even : 4void printodd() // 打印奇數(shù) {std::unique_lock<std::mutex> ulock(data_mutex);for (int odd = 1; odd <= 100; odd += 2){while (!tag){data_var.wait(ulock);}cout << "odd: " << odd << endl;tag = false;data_var.notify_all();} } void printeven() //打印偶數(shù) {std::unique_lock<std::mutex> ulock(data_mutex);for (int even = 2; even <= 100; even += 2){ while (tag){data_var.wait(ulock);// 1 2 }cout << "even: " << even << endl;tag = true;data_var.notify_all();} }int main() {thread thodd(printodd);thread theven(printeven);thodd.join();theven.join();return 0; }

參考文獻(xiàn)：
C++多線程unique_lock詳解

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C11 多线程初学1的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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