C++封装POSIX 线程库（四）使用封装的线程

C++封装POSIX 线程库（四）使用封装的线程

本文主要介绍如何使用 C++封装POSIX 线程库（一）互斥锁、C++封装POSIX 线程库（二）条件变量的封装和C++封装POSIX 线程库（三）线程的封装三文中介绍的POSIX Pthread的基本组件（互斥锁，条件变量和线程）C++封装的使用。

设计一个场景让我们用到这三个组件：一共启动三个线程，其中两个线程负责互斥地对`count“变量进行increment增量操作，另外一个线程则对count变量进行监视，使用条件变量等待其到达某个值时才唤醒修改count的值。

1. 继承与重写run方法

我们封装了Thread类，并设置成员函数run()为纯虚函数，因此我们使用类继承，并重写run方法：

//main.cpp
class IncCount : public Thread//增加计数线程
{
    private:
        int id_;
    public:
        IncCount(int id):id_(id){}
        void run()
        {
            for(int i=0;i < 10;i ++)
            {
                {
                    MutexLockGuard lock(mutex);
                    count++;
                    if (count == 12)
                    {
                        cond.notify();//通知
                    }
                    //打印信息方便调试
                    std::cout<<"thread : "<<id_<<" count : "<< count << std::endl;
                }//临界区
                sleep(1.5);//注：sleep不是同步原语，这里只是为了方便调试
            }
        }
};
class WatchCount: public Thread//监视线程
{
    private:
        int id_;
    public:
        WatchCount(int id):id_(id){}
        void run()
        {
            MutexLockGuard lock(mutex);//加锁
            while(count < 12)//这里用while防止虚假唤醒
            {
                cond.wait();
            }
            assert(count>=12);
            count+=125;
            std::cout<<"thread : "<<id_<<" count : "<< count << std::endl;
        }
};

---

2. shared_ptr和多态

用C++封装Pthread组件让我们很容易想到多态这个特性，当然我们完全可以这样写：

//main.cpp
int main()
{
     WatchCount t1(1);
       IncCount t2(2);
       IncCount t3(3);
       t1.start();
       t2.start();
       t3.start();
       t1.join();
       t2.join();
       t3.join();
       return 0;
}

如果用多态的话，可以用vector来保存父类指针，并初始化指向子类引用，不过使用vector<Thread*>我们时常会有困惑，那就是vector作为栈上变量，其程序结束变量生命期结束，而容器中的指针所指向的对象需要我们手动去delete，这样就会容易出错。boost库中提供shared_ptr（c++11已经加入std），可以避免这种内存泄露的错误：vector生命期结束，shared_ptr释放，对象的引用计数变为0，也就自动释放资源了。

//main.cpp

{
        vector< shared_ptr<Thread> > t(3);

        t[0].reset(new WatchCount(1));
        t[1].reset(new IncCount(2));
        t[2].reset(new IncCount(3));
        for(int i=0;i<3;i++)
        {
            t[i]->start();
        }
        for(int i=0;i<3;i++)
        {
            t[i]->join();
        }
}//debug

---

3. 完整代码

3.1主程序

//main.cpp

#include "Thread.h"
#include "MutexLock.h"
#include "Condition.h"
#include  <vector>
#include <memory>
using namespace std;
MutexLock mutex;//互斥锁
Condition cond(mutex);//条件变量
int count =0;
class IncCount : public Thread
{
    private:
        int id_;
    public:
        IncCount(int id):id_(id){}
        void run()
        {
            for(int i=0;i < 10;i ++)
            {
                {
                    MutexLockGuard lock(mutex);
                    count++;
                    if (count == 12)
                    {
                        cond.notify();
                    }
                    std::cout<<"thread : "<<id_<<" count : "<< count << std::endl;
                }
                sleep(1.5);
            }
        }
};
class WatchCount: public Thread
{
    private:
        int id_;
    public:
        WatchCount(int id):id_(id){}


        void run()
        {
            MutexLockGuard lock(mutex);
            while(count < 12)
            {
                cond.wait();
            }
            assert(count>=12);
            count+=125;
            std::cout<<"thread : "<<id_<<" count : "<< count << std::endl;
        }
};

int main()
{
    {
        vector< shared_ptr<Thread> > t(3);

        t[0].reset(new WatchCount(1));
        t[1].reset(new IncCount(2));
        t[2].reset(new IncCount(3));
        for(int i=0;i<3;i++)
        {
            t[i]->start();
        }
        for(int i=0;i<3;i++)
        {
            t[i]->join();
        }

    }
    return 0;
}

3.2Makefile

#Makefile

PROGS =main
CLEANFILES = core core.* *.core *.o temp.* *.out typescript* \
        *.lc *.lh *.bsdi *.sparc *.uw

all :${PROGS}


CXXFLAGS+=-g  -std=c++11

main: main.o Thread.o MutexLock.o Condition.o
    ${CXX} ${CXXFLAGS} -o $@ $^ -lpthread
    @rm *.o
clean:
    rm -f ${PROGS} ${CLEANFILES}

---

4. 参考

1.《Linux多线程服务端编程：使用muduo C++网络库》
2.http://www.cnblogs.com/inevermore/p/4008572.html