C++ 多线程并发
Posted Angelia-Wang
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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C++ 多线程并发相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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1 创建线程
C++11 之前原生不支持多线程，C++11起逐步引入了对线程的支持。
std::thread 在 <thread> 头文件中声明，因此使用 std::thread 时需要包含 <thread> 头文件。
#include <iostream>
#include <thread>
void func(int a)
while (true)
std::cout << "hello world" << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50)); // 休眠50毫秒
int main()
int n = 0;
std::thread t1(func, n);
return 0;
上述代码中我们创建了一个 thread 线程 t1, 让它调用函数 func，并为其传入函数参数 n。
❗️线程创建后即开始运行，不需要调用 run 之类的函数才能执行。
但我们发现程序运行没多久，就会报错，这是因为主线程 main 创建完子线程 t1 后没有任何代码，就退出了。而子线程 t1 还没有执行完毕，此时就会报错了。
解决方法：
1️⃣ 使用 join 函数
这样主线程 main 即使执行完成，也会一直等待 join 的子线程执行完毕，才会结束。
...
int main()
int n = 0;
std::thread t1(func, n);
t1.join();
return 0;
2️⃣ 使用 detach 函数
该函数会将主线程和子线程完全分离开，二者不再有任何关系。主线程 main 创建完子线程 t1 后，执行后续代码，执行完毕就直接退出。
...
int main()
int n = 0;
std::thread t1(func, n);
t1.detach();
return 0;
detach其实就是一个守护线程。
使用 detach() 时要注意访问数据的有效性，假如向子线程 t1 传入的参数是个指针/引用，在主线程 main 执行完毕退出后，指针指向的内容就会失效，而子线程中还在使用该指针，则会出现错误。
线程的入口函数 可以是：普通函数、类的静态/非静态成员函数、lambda 表达式。
1.1 其他操作
| 操作 | 功能 | 示例 |
|---|---|---|
| swap(std::thread& other) | 交换两个线程 | std::thread t1(func, n); std::thread t2(func, n); t1.swap(t2); |
| get_id() | 返回线程 id | t1.get_id(); |
| hardware_concurrency() | 返回硬件所实现支持最大并发线程数 (值不一定准确，只能做参考) |
t1.hardware_concurrency(); |
| native_handle() | 返回操作系统支持的线程句柄 | t1.native_handle(); |
这些都是在创建子线程 t1 的主线程 main 中能操作的方法，若我要在子线程 t1 执行的函数 func 中获取这些数据，要如何调用？使用 std::this_thread 操作当前线程。
#include <iostream>
#include <thread>
void func(int a)
while (true)
std::cout << "thread_id = " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
std::cout << "hardware_concurrency = " << std::this_thread::hardware_concurrency() << std::endl;
std::cout << "native_handle = " << std::this_thread::native_handle() << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50)); // 休眠50毫秒
int main()
int n = 0;
std::thread t1(func, n);
return 0;
std::this_thread 还有其他的方法：
| 操作 | 功能 | 示例 |
|---|---|---|
| sleep_for() | 睡眠一段时间 | std::this_thread::sleep_for (std::chrono::seconds(1)); |
| sleep_until() | 睡眠到一个绝对时间 | |
| yield() | 当前线程放弃执行 操作系统调用另一线程继续执行 |
while (!ready) // wait until main() sets ready... std::this_thread::yield(); |
2 互斥量(mutex)
2.1 基础使用
#include <iostream>
#include <thread>
int global_veriable = 0;
void task()
for (int i = 0; i < 1000; i++)
global_veriable++;
global_veriable--;
int main()
std::thread t1(task);
std::thread t2(task);
t1.join();
t2.join();
std::cout << "current value is " << global_veriable;
return 0;
看代码感觉 global_veritable 应该为 0，但是实际上可能每次运行都是不同的值。因为两个线程都会对该公共变量 global_veritable 进行读写访问。
多线程编程需考虑对公共资源的保护，否则涉及对公共资源访问的代码是不安全的。—— 互斥量(mutex)
std::mutex 对象提供了独占所有权的特性。在 <mutex> 头文件中声明，因此使用 std::mutex 时需要包含<mutex> 头文件。
现在，我们在
C++多线程编程
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。
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
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）。
1.首先需要包含thread头文件
2.创建线程: thread类创建一个线程
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
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
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
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;}
1.用类和对象
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
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
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
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
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;}
好了，创建线程就介绍到这里，大家可以先练习一下，下章节讲解共享数据访问。喜欢的不如点个“在看”吧
以上是关于C++ 多线程并发的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章