【C++语言】多线程相关

一、thread 类的简单介绍

       在C++11之前，涉及到多线程问题，都是和平台相关的，比如 windows 和 linux 下各自有自己的接口，这使得代码的可移植性比较差，C++11中最重要的特性就是对线程进行支持，使得C++在并行编程时不需要依赖第三方库，而且在原子操作中还引入了原子类的概念。要使用标准库中的线程，必须包含 <thread> 头文件。

函数名	功能
thread()	构造一个线程对象，没有关联任何线程函数，即没有启动任何线程
thread(fn, args1, args2...)	构造一个线程对象，并关联线程函数fn，args1，args2，...为线程函数的参数
get_id()	获取线程id
joinable()	线程是否还在执行，joinable代表的是一个正在执行中的线程
join()	该函数调用后会阻塞住线程，当该线程结束后，主线程继续执行
detach()	在创建线程对象后马上调用，用于把被创建的线程与线程对象分离开，分离的线程变为后台线程，创建的线程的“死活”就与主线程无关了

注意：

• 线程是操作系统中的一个概念，线程对象可以关联一个线程，用来控制线程以及获取线程的状态。
• 当创建一个线程对象后，没有提供线程函数，该对象实际上没有对应任何线程。get_id() 的返回值类型为 id 类型，id 类型实际上为 std::thread 命令空间下封装的一个类，该类中包含一个结构体：

#include <thread>
int main()
{
	std::thread t1;
	cout << t1.get_id() << endl;
	return 0;
}

// vs下查看
typedef struct
{ /* thread identifier for Win32 */
	void* _Hnd; /* Win32 HANDLE */
	unsigned int _Id;
} _Thrd_imp_t;

• 当创建一个线程对象后，并且给线程关联线程函数，该线程就被启动，与主线程一起运行。现成函数一般情况下可以按照以下三种方式提供：
  • 函数指针
  • lambda 表达式
  • 函数对象

#include <iostream>
using namespace std;
#include <thread>
void ThreadFunc(int a)
{
	cout << "Thread1" << a << endl;
}
class TF
{
public:
	void operator()()
	{
		cout << "Thread3" << endl;
	}
};
int main()
{
	// 线程函数为函数指针
	thread t1(ThreadFunc, 10);

	// 线程函数为lambda表达式
	thread t2([] {cout << "Thread2" << endl; });

	// 线程函数为函数对象
	TF tf;
	thread t3(tf);

	t1.join();
	t2.join();
	t3.join();
	cout << "Main thread!" << endl;
	return 0;
}

• thread 类是防拷贝的，不允许拷贝构造以及赋值，但是可以移动构造和移动赋值，即将一个线程对象关联线程的状态转移给其他线程对象，转移期间不宜向线程的执行。
• 可以通过 joinable() 函数判断线程是否有效的，如果是以下任何一种情况，则线程无效：
  • 采用无参构造函数构造的线程对象
  • 线程对象的状态已经转移给其他线程对象
  • 线程已经调用 join 或者 detach 结束

面试题：并发和并行的区别？

1. 并发（Concurrency）

• 定义：并发是指在同一时间段内，多个任务能够交替执行，虽然这些任务可能并不是同时进行，但它们的执行可以有重叠部分。简单来说，就是系统能够管理多个任务，并且能处理多个任务的执行。
• 特点：
  • 并发关注的是任务的管理与调度。
  • 在单核处理器中，通过时间片轮转等方式实现多个任务的交替执行。
  • 任务间是“交替”进行的，但并不一定在同一时刻执行。
  • 并发的核心是“交替”执行。

2. 并行（Parallelism）

• 定义：并行是指多个任务在同一时刻被同时执行。通常是在多核处理器或多台机器上，每个核心或机器处理一个任务，多个任务同时进行。
• 特点：
  • 并行关注的是任务的同时执行。
  • 并行通常需要多个处理器（或核心），这些处理器可以同时执行不同的任务。
  • 在并行处理中，多个任务会真正“同时”进行。

总结区别：

• 并发强调的是系统可以在同一时间段内处理多个任务，但并不