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C++多线程——线程

article 2024/11/29 3:01:53

1、线程与进程

进程是一个具有独立功能程序的运行实体，如某一个程序，运行时便产生一个进程；通常一个进程包含一个或多个线程。普通C程序多是只含有一个线程的进程，但是大多数情况下遇到的是多线程的进程。

线程与进程都是操作系统的概念。不同进程之间相互独立，同一进程的线程共享该进程的地址空间及其他资源。
线程与进程关系如下图：

2、与 C++11 多线程相关的头文件

c++11 新标准中引入了五个头文件来支持多线程编程，他们分别是<atomic> ,<thread>,<mutex>,<condition_variable>和<future>。

<atomic>：该头文主要声明了两个类, std::atomic 和 std::atomic_flag，另外还声明了一套 C 风格的原子类型和与 C 兼容的原子操作的函数。
<thread>：该头文件主要声明了 std::thread 类，另外 std::this_thread 命名空间也在该头文件中。
<mutex>：该头文件主要声明了与互斥量(mutex)相关的类，包括 std::mutex 系列类，std::lock_guard, std::unique_lock, 以及其他的类型和函数。
<condition_variable>：该头文件主要声明了与条件变量相关的类，包括 std::condition_variable 和 std::condition_variable_any。
<future>：该头文件主要声明了 std::promise, std::package_task 两个 Provider 类，以及 std::future 和 std::shared_future 两个 Future 类，另外还有一些与之相关的类型和函数，std::async() 函数就声明在此头文件中。

3、初识线程

#include <iostream>
#include <thread>
using std::thread;
using std::cout;
using std::endl;
int k = 0;
void fun() {
    //线程休眠，seconds(5)表示子线程休眠5秒，chrono是c++11的时间相关库。
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    for (int i = 0;i < 10;++i) {
        cout << "hello world" << endl;
        k++;
    }
}
/**********************************************************************
注意：
2.主线程函数不能提前结束于新创建的线程函数，因为在c++11中，线程也是对象，
主函数结束线程对象即销毁。
3.t.join()是主函数阻塞等待线程结束才能结束，主函数会继续执行，并阻塞在return处，
t.detach()主函数和线程函数分离，各自执行各自的，线程变为后台线程。
4.可通过bind和lambda创建线程可以将线程保存在容器中，以保证线程对象的声明周期。
但是注意线程没有拷贝构造函数，有移动构造函数。 
***********************************************************************/
int main(int argc,char *argv[]) {
    //创建线程对象
    thread t1(fun);
    //获得线程ID和CPU核数
    cout << "ID:" << t1.get_id() << endl;
    cout << "CPU:" << thread::hardware_concurrency() << endl;
    //主函数阻塞等待线程结束
    t1.join();
    cout << k << endl;
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

4、thread类：

5、std::thread构造：

(1). 默认构造函数，创建一个空的 thread 执行对象。
(2). 初始化构造函数，创建一个 thread对象，该 thread对象可被 joinable，新产生的线程会调用 fn 函数，该函数的参数由 args 给出。
(3). 拷贝构造函数(被禁用)，意味着 thread 不可被拷贝构造。
(4). move 构造函数，move 构造函数，调用成功之后 x 不代表任何 thread 执行对象。
注意：可被 joinable 的 thread 对象必须在他们销毁之前被主线程 join 或者将其设置为 detached.
6、多线程的优势：