C++builder中的人工智能（25）：AI中的C++多线程std::thread

原创已于 2024-11-12 21:16:51 修改 · 883 阅读

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#c++ #人工智能 #java

于 2024-11-12 21:15:44 首次发布

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主要是为Ai算法中要使用到C++的多线程，这是使用C++11中的多线程std::thread。

在现代数学、物理和计算机科学中，优化和加速应用程序开发在编程中非常重要，以加快计算速度。多核心CPU和GPU通过核心和晶体管的数量得到了高度发展，为当今的服务器和计算机提供了更多的计算能力。因此，我们可以通过使用 std::thread 在我们的应用程序中使用更多的核心和线程。我们可以使用 std::thread 类进行多线程操作，本文将解释如何使用 std::thread 以及如何用现代C++示例使用它。

人工智能、图像-视频处理、计算力学、流体动力学等需要在多线程中使用所有核心。std::thread 类是在C++11中引入的，定义在 <thread> 头文件中的一个特殊类，它属于并发支持库。

让我们通过一些非常简单的例子来看看它是如何工作的。

现代C++中的 `std::thread` 是什么？

在现代C++中，一个并发支持库被设计来解决多线程操作中的问题。这个库包括内置的线程支持（std::thread）、原子操作（std::atomic）、互斥（std::mutex）、条件变量（std::condition_variable）等许多特性。

std::thread 类是在 <thread> 头文件中定义的一个特殊类，它允许多个函数并发执行，并代表一个单一的执行线程。

我们可以使用线程的 join() 方法等待线程完成执行。在这里，当我们调用 join 方法时，thread 对象变为 non-joinable，并且可以安全地被销毁，当线程执行完成后返回。

让我们看看我们如何在不同的函数定义中使用 std::thread。

现代C++中使用 `std::thread` 运行函数的示例？

这里有一个非常简单的例子，它在一个单独的线程 myt 中运行 myf() 函数。

#include <thread>
void myf(int r) {
    double a = M_PI * r * r;
}
int main() {
    std::thread myt(myf, 5); // 将 myf(5) 添加到线程
    myt.join(); // 连接线程以等待线程执行
}

现代C++中使用 `std::thread` 运行类方法的示例？

这是一个 std::thread 示例，它在一个类对象 o1 中运行 myf() 函数。

#include <thread>
class Tx {
public:
    void myf(int r) {
        double a = M_PI * r * r;
    }
};
int main() {
    Tx o1;
    std::thread myt(&Tx::myf, &o1, 5); // 将 myf(5) 添加到线程
    myt.join(); // 连接线程以等待线程执行
}

这里还有另一个好例子，展示如何使用线程向量使用更多线程。

在C++中，向量（vector）是现代C++中非常灵活的数组形式。我们可以将 std::vector 与 std::thread 类一起用于多线程操作。本文提供了一个非常好的例子，展示了如何结合使用 std::thread 和 std::vector。

首先，让我们回顾一下C++中的向量和线程。

什么是C++中的 `std::vector`？

向量（Vectors） 是包含在现代C++的 <vector> 库中的动态数组。当向量中插入或删除成员时，它们可以自动调整大小。向量与动态数组类似，这些动态数组由容器自动管理。向量是现代C++的方式；它们的成员被放置在连续的内存存储中；因此，它们可以被调整大小，并且可以使用迭代器进行访问和遍历。可以使用以下语法定义向量：

std::vector<object type> variable_name;

我们可以声明一个整数类型的 vec 向量，如下所示。

std::vector<int> vec;

我们可以使用 push_back() 方法向这个向量添加新成员。如果您是向量的新手，你可以在官网中查找vector的应用。

什么是C++中的 `std::thread`？

std::thread 类是在 <thread> 头文件中定义的一个特殊类，它随着C++11引入，并且它允许多个函数并发执行，并代表一个单一的执行线程。我们可以使用线程的 join() 方法等待线程完成执行。

如何在C++多线程中使用 `std::thread` 与 `std::vector`？

简单地说，我们可以创建一个包含线程类类型的向量，如下所示：

std::vector<std::thread> myt; // 线程向量

现在，我们可以使用 push_back() 方法和 std::thread() 向这个线程向量添加函数，并且我们可以使用 std::thread 的 join() 方法在迭代中等待每个线程完成。在这里，线程的 join() 方法等待线程完成执行。在这里，当我们调用 join 方法时，thread 对象变为 non-joinable，并且可以安全地被销毁，当线程执行完成后返回。

让我们通过一个完整的示例来看看如何结合使用 std::thread 与 std::vector。

有没有一个完整的示例，展示如何在C++中结合使用 `std::thread` 与 `std::vector`？

这里有一个完整的 std::thread 示例，使用 std::vector 在给定的 MAXN 线程中运行 myf() 函数。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#define MAXN 16
double areas[MAXN];

void myf(int r) {
    areas[r] = M_PI * r * r;
}

int main() {
    std::vector<std::thread> myt; // 线程向量
    for (unsigned int i = 1; i < MAXN; i++) {
        myt.push_back(std::thread(&myf, i)); // 向线程向量添加函数
    }
    for (auto& t : myt) {
        t.join(); // 连接每个线程以等待线程执行
    }
    for (unsigned int i = 0; i < MAXN; i++) {
        std::cout << areas[i] << ",";
    }
    system("pause");
    return 0;
}

在这里我们使用了 myf() 函数。请注意，您也可以使用类对象的方法、函数对象和lambda表达式。