如何在C++中创建和管理线程

在C++中，创建和管理线程主要通过std::thread类来实现，该类是C++11标准库的一部分。以下是一些基本的步骤和示例，说明如何在C++中创建和管理线程。

1. 引入必要的头文件

首先，需要包含<thread>头文件来使用std::thread。

#include <thread>

2. 编写线程函数

线程函数是线程要执行的代码。它可以是一个普通的函数、一个函数对象（如lambda表达式、类成员函数或仿函数）等。

void thread_function() { 
    // 这里是线程执行的代码 
    std::cout << "Hello from thread!\n"; 
}

3. 创建线程对象

使用std::thread的构造函数来创建线程对象，并传入线程函数和参数（如果有的话）。

std::thread t(thread_function); // 创建一个线程来执行thread_function

如果你需要向线程函数传递参数，可以这样做：

void thread_function_with_args(int arg1, std::string arg2) { 
    // 线程执行的代码，使用arg1和arg2 
    std::cout << "arg1: " << arg1 << ", arg2: " << arg2 << '\n'; 
} 


int main() { 
    std::thread t(thread_function_with_args, 42, "example"); // 传递参数 
    // ... 
}

4. 等待线程完成

默认情况下，当std::thread对象被销毁时，如果它关联的线程还在运行，std::terminate会被调用。为了避免这种情况，你应该调用join或detach。

• join：调用join的线程会阻塞，直到被join的线程执行完毕。
• detach：被detach的线程在其生命周期结束时会自动释放其资源，调用detach的线程不会等待它完成。

t.join(); // 等待线程t完成 
// 或者 
t.detach(); // 不等待线程t完成，让它在后台运行

5. 管理线程

你可能需要管理多个线程，这通常涉及线程间的同步和通信。C++标准库提供了std::mutex（互斥量）、std::condition_variable（条件变量）、std::future和std::promise等工具来帮助你实现这些功能。

6. 注意事项

• 确保在销毁std::thread对象之前调用join或detach。
• 避免在线程函数内部抛出未被捕获的异常，因为这会导致程序调用std::terminate。
• 小心处理共享资源，确保使用适当的同步机制（如互斥量）来保护它们。

示例：使用std::thread和std::mutex

以下是一个简单的示例，展示了如何使用std::thread和std::mutex来创建和管理多个线程，并保护共享资源。

#include <iostream> 
#include <thread> 
#include <mutex> 
#include <vector> 


std::mutex mtx; // 全局互斥量 
int shared_data = 0; // 共享数据 


void increment_data(int n) { 
    for (int i = 0; i < n; ++i) { 
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 锁定互斥量 
        ++shared_data; // 安全地访问共享数据 
    } 
} 


int main() { 
    std::vector<std::thread> threads; 
    const int num_threads = 5; 
    const int increment_amount = 1000; 


    // 创建线程 
    for (int i = 0; i < num_threads; ++i) { 
        threads.emplace_back(increment_data, increment_amount); 
    } 


    // 等待所有线程完成 
    for (auto& t : threads) { 
        t.join(); 
    } 


    // 输出最终数据 
    std::cout << "Final data size is " << shared_data << std::endl; 


    return 0; 
}