21.C++多线程以及C++11多线程操作

最新推荐文章于 2023-05-31 21:58:23 发布

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#c++ #多线程

本文介绍了C++11中的多线程编程，包括线程的创建、终止、实例，以及C++11标准库std::thread的使用，如构造、析构函数、成员函数、future、promise等，并探讨了线程同步机制mutex和atomic。

多线程

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。
多任务处理分为两种类型：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并发执行
假设您使用的是 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。

线程的创建

创建POSIX线程

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

在这里，pthread_create 创建一个新的线程，并让它可执行。下面是关于参数的说明：

thread:是一个指向线程标识符的指针
attr:用来被设置线程属性，可以指定，也可以默认NULL
start_rountine:线程运行的起始地址，一旦线程被创建就会被执行
arg：运行函数的参数，它必需通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。没有传参就使用NULL。

线程的终止

#include<pthread.h>
pthread_exit(status)

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函数创建了一个线程，线程如果还没运行完main就退出了。如果通过pthread_exit（）退出的，线程继续执行，否则main（）结束线程也随之结束。

多线程实例1

用pthread_create()函数创建5个线程，每个线程都输出一段字符串；
要点：

create线程的第一个参数是一个地址要：&
线程得先终止

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

//线程的运行函数
void* say_hello(void* args)
{
   
   
  cout << "Hello Nowcoder！" << endl;
    return 0;
}

int main()
{
   
   
	//定义线程的ID，多使用数组来存储
	pthread_t tids[numofthread];
	for(int i=0;i<numofthread;++i)
	{
   
   
	int ret=pthread_create(&tids[i],NULL,say_hello,NULL);//参数依次为：创建线程的id地址，线程参数，线程调用的函数，传入的函数参数(注意这里用int接收是因为say_hello这个函数要返回0才运行成功)
	if(ret!=0)//说明发生异常，线程创建不成功
	{
   
   
		cout<<"thread create error,error code="<<ret<<endl;
	}
	}
	pthread_exit(NULL);//各个线程退出之后，main这个进程才结束，否则main如果提前结束了线程可能没有反应过来。
	
}

使用 -lpthread 库编译下面的程序：

$ g++ test.cpp -lpthread -o test.o

现在，执行程序，将产生下列结果：

$ ./test.o
Hello Nowcoder！
Hello Nowcoder！
Hello Nowcoder！
Hello Nowcoder！
Hello Nowcoder！

多线程实例2：线程接收传入参数并输出参数

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：数组的地址。每个线程打印一个 “Hello Nowcoder!” 消息，并输出接收的参数，然后调用 pthread_exit() 终止线程。

要点：

线程运行函数的参数一定要强制转化为（void）*
而后在运行函数内，将其再次强制转化为可使用的类型

//文件名：test.cpp
 
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
 
using namespace std;
 
#define NUM_THREADS     5

void* printhello(void* threadID)
{
   
   
	//因为传入的参数是无类型指针，所以我们需要对其进行强制类型转换，为整数型指针，然后再读取
	int tid=*((int*)threadID);
	cout<<"Hello Nowcoder! 线程 ID, " << tid << endl;
	//终止线程
	pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
   
   
pthread_t thread[NUM_THREADS];
int indexes[NUM_THREADS];//用数组保存整数型id
int rc,i;
for(i=0;i<NUM_THREADS;++i)
{
   
   
	cout<<"main创建线程  "<<i<<endl;
	indexes[i]=i;
	//传入的时候必须强制转换为void* 类型，即无类型指针 ,原始类型是每个id的地址&indexes[i]
	rc=pthread_create(&thread[i],NULL,printhello,(void*)&(indexes[i]));
	//注意调用函数正常运行直接终止线程，不会返回数值给rc，也就是说正常情况下rc一直是默认0，如果非0代表异常
	if(rc)
	{
   
   
		cout << "Error:无法创建线程," << rc << endl;
         exit(-1);
}
pthread_exit(NULL);

}

执行：

$ g++ test.cpp -lpthread -o test.o
$ ./test.o
main() : 创建线程, 0
main() : 创建线程, 1
Hello Nowcoder! 线程 ID, 0
main() : 创建线程, 3
Hello Nowcoder! 线程 ID, 2
main() : 创建线程, 4
Hello Nowcoder! 线程 ID, 3
Hello Nowcoder