cpp►多线程

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了cpp►多线程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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多线程是多任务处理的一种特殊形式，多任务处理允许让电脑同时运行两个或两个以上的程序。一般情况下，两种类型的多任务处理：基于进程和基于线程。

  • 基于进程的多任务处理是程序的并发执行。
  • 基于线程的多任务处理是同一程序的片段的并发执行。

多线程程序包含可以同时运行的两个或多个部分。这样的程序中的每个部分称为一个线程，每个线程定义了一个单独的执行路径。

假设你使用的是 Linux 操作系统，我们要使用 POSIX 编写多线程 C++ 程序。POSIX Threads 或 Pthreads 提供的 API 可在多种类 Unix POSIX 系统上可用，比如 FreeBSD、NetBSD、GNU/Linux、Mac OS X 和 Solaris。

创建线程

下面的程序，我们可以用它来创建一个 POSIX 线程：

#include <pthread.h>
pthread_create(thread, attr, start_routine, arg)

pthread_create 创建一个新的线程，并让它可执行。

参数描述
thread指向线程标识符指针。
attr一个不透明的属性对象，可以被用来设置线程属性。您可以指定线程属性对象，也可以使用默认值 NULL。
start_routine线程运行函数起始地址，一旦线程被创建就会执行。
arg运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数，则使用 NULL。

创建线程成功时，函数返回 0，若返回值不为 0 则说明创建线程失败。

终止线程

使用下面的程序，我们可以用它来终止一个 POSIX 线程：

#include <pthread.h>
pthread_exit(status)

在这里，pthread_exit 用于显式地退出一个线程。通常情况下，pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。

如果 main() 是在它所创建的线程之前结束，并通过 pthread_exit() 退出，那么其他线程将继续执行。否则，它们将在 main() 结束时自动被终止。

实例

例一：
以下简单的实例代码使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程，每个线程输出"Hello Runoob！":

#include <iostream>
#include <pthread.h>// 必须的头文件
using namespace std;
#define NUM_THREADS 5
// 线程的运行函数
void* say_hello(void* args) {
	cout << "Hello Runoob！" << endl;
	return 0;
}

int main() {
	// 定义线程的 id 变量，多个变量使用数组
	pthread_t tids[NUM_THREADS];
	for (int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
		//参数依次是：创建的线程id，线程参数，调用的函数，传入的函数参数
		int ret = pthread_create(&tids[i], NULL, say_hello, NULL);
		if (ret != 0) {
			cout << "pthread_create error: error_code=" << ret << endl;
		}
	}
	//等各个线程退出后，进程才结束，否则进程强制结束了，线程可能还没反应过来；
	pthread_exit(NULL);
}

使用 -lpthread 库编译下面的程序：
$ g++ test.cpp -lpthread -o test.o
$ ./test.o

Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！

例二：
以下简单的实例代码使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程，并接收传入的参数。每个线程打印一个 “Hello Runoob!” 消息，并输出接收的参数，然后调用 pthread_exit() 终止线程。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS 5

void* PrintHello(void* threadid) {
	// 对传入的参数进行强制类型转换，由无类型指针变为整形数指针，然后再读取
	int tid = *((int*)threadid);
	cout << "Hello Runoob! 线程 ID, " << tid << endl;
	pthread_exit(NULL);
	return 0;
}

int main() {
	pthread_t threads[NUM_THREADS];
	int indexes[NUM_THREADS];// 用数组来保存i的值
	int rc;
	int i;
	for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
		cout << "main() : 创建线程, " << i << endl;
		indexes[i] = i; //先保存i的值
		// 传入的时候必须强制转换为void* 类型，即无类型指针        
		rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void*)&(indexes[i]));
		if (rc) {
			cout << "Error:无法创建线程," << rc << endl;
			exit(-1);
		}
	}
	pthread_exit(NULL);
}

$ g++ test.cpp -lpthread -o test.o
$ ./test.o
main() : 创建线程, 0
main() : 创建线程, 1
Hello Runoob! 线程 ID, 0
main() : 创建线程, Hello Runoob! 线程 ID, 21

main() : 创建线程, 3
Hello Runoob! 线程 ID, 2
main() : 创建线程, 4
Hello Runoob! 线程 ID, 3
Hello Runoob! 线程 ID, 4
向线程传递参数

这个实例演示了如何通过结构传递多个参数。您可以在线程回调中传递任意的数据类型，因为它指向 void，如下面的实例所示：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS 5

struct thread_data {
	int  thread_id;
	char* message;
};

void* PrintHello(void* threadarg) {
	struct thread_data* my_data;
	my_data = (struct thread_data*)threadarg;
	cout << "Thread ID : " << my_data->thread_id;
	cout << " Message : " << my_data->message << endl;
	pthread_exit(NULL);
}

int main() {
	pthread_t threads[NUM_THREADS];
	struct thread_data td[NUM_THREADS];
	int rc;
	int i;
	for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
		cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
		td[i].thread_id = i;
		td[i].message = (char*)"This is message";
		rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void*)&td[i]);
		if (rc) {
			cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
			exit(-1);
		}
	}
	pthread_exit(NULL);
}

$ g++ -Wno-write-strings test.cpp -lpthread -o test.o
$ ./test.o
main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
Thread ID : 0 Message : This is message
main() : creating thread, Thread ID : 21
 Message : This is message
main() : creating thread, 3
Thread ID : 2 Message : This is message
main() : creating thread, 4
Thread ID : 3 Message : This is message
Thread ID : 4 Message : This is message
连接和分离线程

我们可以使用以下两个函数来连接或分离线程：

pthread_join(threadid, status);
pthread_detach(threadid);

pthread_join() 子程序阻碍调用程序，直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时，它的某个属性会定义它是否是可连接的（joinable）或可分离的（detached）。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的，则它永远也不能被连接。

以下实例演示了如何使用 pthread_join() 函数来等待线程的完成。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS 5

void* wait(void* t) {
	int i;
	long tid;
	tid = (long)t;
	sleep(1);
	cout << "Sleeping in thread " << endl;
	cout << "Thread with id : " << tid << "  ...exiting " << endl;
	pthread_exit(NULL);
}

int main() {
	int rc;
	int i;
	pthread_t threads[NUM_THREADS];
	pthread_attr_t attr;
	void* status;

	// 初始化并设置线程为可连接的（joinable）
	pthread_attr_init(&attr);
	pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);

	for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
		cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
		rc = pthread_create(&threads[i], NULL, wait, (void*)&i);
		if (rc) {
			cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
			exit(-1);
		}
	}
	// 删除属性，并等待其他线程
	pthread_attr_destroy(&attr);

	for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
		rc = pthread_join(threads[i], &status);
		if (rc) {
			cout << "Error:unable to join," << rc << endl;
			exit(-1);
		}
		cout << "Main: completed thread id :" << i;
		cout << "  exiting with status :" << status << endl;
	}
	cout << "Main: program exiting." << endl;
	pthread_exit(NULL);
}

main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Sleeping in thread 
Thread with id : 4  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 3  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 2  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 1  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 0  ...exiting 
Main: completed thread id :0  exiting with status :0
Main: completed thread id :1  exiting with status :0
Main: completed thread id :2  exiting with status :0
Main: completed thread id :3  exiting with status :0
Main: completed thread id :4  exiting with status :0
Main: program exiting.
C++11标准线程库< thread>
// thread example
#include <iostream>// std::cout
#include <thread>// std::thread

void foo() {
	std::cout << "foo() called" << std::endl;
}

void bar(int x) {
	std::cout << "bar(" << x << ") called" << std::endl;
}

int main() {
	std::thread first(foo);// spawn new thread that calls foo()
	std::thread second(bar, 5);// spawn new thread that calls bar(5)

	std::cout << "main, foo and bar now execute concurrently...\\n";

	// synchronize threads:
	first.join();// pauses until first finishes
	std::cout << "first finished." << std::endl;
	second.join();// pauses until second finishes
	std::cout << "second finished." << std::endl;

	std::cout << "foo and bar completed.\\n";
	return 0;
}

main, foo and bar now execute concurrently...
foo() calledbar(
5first finished.
) called
second finished.
foo and bar completed.

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