多线程是程序员必须掌握的一门技术,本文主要是针对于C++新标准中多线程库,需要具备一定C++基础方可学习。
前言
本章节主要C++多线程编程中的一些基本概念以及几种创建线程的方式。
并发、进程、线程的基本概念
并发两个或者多个任务(独立的活动)同时发生(进行):一个程序通知执行多个独立的任务并发假象(不是真正的并发):单核CPU通过上下文切换方式实现进程
进程计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动
进程特性
- 动态性:进程是程序的一次执行过程,是临时的,有生命期,是动态产生,动态消亡的;
- 并发性:任何进程都可以同其他进行一起并发执行;
- 独立性:进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位;
- 结构性:进程由程序,数据和进程控制块三部分组成
线程每个进程都有一个主线程并且主线程是唯一的,也就是一个进程只能有一个主线程。vs编译器中ctr+f5编译运行程序时,实际是主线程调用mian函数中的代码。线程可以理解为代码执行通道,除了主线程之外,可以自己创建其他线程。
并发实现方案
主要解决是进程间通信问题
同一电脑上可通过管道,文件,消息队列,共享内存等方式实现
不同电脑可通过socket网络通信实现
多个进程实现并发
单独进程,多个线程实现并发 即一个主线程,多个子线程实现并发一个进程中的所有线程共享内存空间(共享内存),例如全局变量,指针引用等,所以多线程开销远远小于多进程。共享内存也会导致数据一致性问题(资源竞争问题)。
C++线程编程基本操作
1.首先需要包含thread头文件
- #include <thread>
- #include <iostream>
2.创建线程: thread类创建一个线程
- #include <thread>
- void print()
- {
- std::cout<<"子线程"<<endl;
- }
- int main()
- {
- //运行程序会调用abort函数终止程序
- std::thread t1(print);
- std::cout<<"主线程"<<std::endl;
- }
3.join:加入/汇合线程。阻塞主线程,等待子线程执行结束,可理解为依附功能
- #include <thread>
- void print()
- {
- std::cout<<"子线程"<<endl;
- }
- int main()
- {
- std::thread t1(print);
- t1.join(); //阻塞主线程,等待子线程执行结束
- std::cout<<"主线程"<<std::endl;
- return 0;
- }
4.detach:分离,剥离依附关系,驻留后台
- #include <thread>
- #include <iostream>
- #include <windows.h>
- void print()
- {
- for (int i = 0; i < 10; i++)
- {
- std::cout << "子线程"<<i << std::endl;
- }
- }
- int main()
- {
- std::thread t1(print);
- std::cout << "主线程" << std::endl;
- //可用Sleep延时实现结果演示
- t1.detach();
- return 0;
- }
注意:一旦detach线程后,便不可再使用join线程。
5.joinable:判断当前线程是否可以join或deatch,如果可以返回true,不能返回false
- #include <thread>
- #include <iostream>
- void print()
- {
- for (int i = 0; i < 10; i++)
- {
- std::cout << "子线程"<<i << std::endl;
- }
- }
- int main()
- {
- std::thread t1(print);
- t1.detach();
- if (t1.joinable())
- {
- t1.join();
- std::cout << "可join" << std::endl;
- }
- std::cout << "主线程" << std::endl;
- return 0;
- }
其他创建线程方法
1.用类和对象
- #include <thread>
- #include <iostream>
- class Function
- {
- public:
- void operator()()
- {
- std::cout << "子线程" << std::endl;
- }
- };
- int main()
- {
- Function object;
- std::thread t1(object); //可调用对象即可
- t1.join();
- std::thread t2((Function()));
- t2.join();
- std::cout << "主线程" << std::endl;
- return 0;
- }
2.Lambda表达式
- #include <thread>
- #include <iostream>
- int main()
- {
- std::thread t1([] {std::cout << "子线程" << std::endl; });
- t1.join();
- std::cout << "主线程" << std::endl;
- return 0;
- }
3.带引用参数创建方式
- #include <thread>
- #include <iostream>
- #include <thread>
- void printInfo(int& num)
- {
- num = 1001;
- std::cout << "子进程:"<<num << std::endl;
- }
- int main()
- {
- int num = 0;
- //std::ref 用于包装按引用传递的值。
- //std::cref 用于包装按const引用传递的值
- //error C2672: “invoke”: 未找到匹配的重载函数
- std::thread t(printInfo, std::ref(num));
- t.join();
- std::cout << "主线程:"<<num << std::endl;
- return 0;
- }
4.带智能指针参数创建方式
- #include <thread>
- #include <iostream>
- #include <thread>
- void printInfo(std::unique_ptr<int> ptr)
- {
- std::cout << "子线程:"<<ptr.get() << std::endl;
- }
- int main()
- {
- std::unique_ptr<int> ptr(new int(100));
- std::cout << "主线程:" << ptr.get() << std::endl;
- std::thread t(printInfo,std::move(ptr));
- t.join();
- std::cout << "主线程:"<<ptr.get() << std::endl; //主线程:00000000 move掉了
- return 0;
- }
5.类的成员函数
- #include <thread>
- #include <iostream>
- #include <thread>
- class MM
- {
- public:
- void print(int& num)
- {
- num = 1001;
- std::cout << "子线程:"<<num << std::endl;
- }
- };
- int main()
- {
- MM mm;
- int num = 10;
- std::thread t(&MM::print,mm,std::ref(num));
- t.join();
- std::cout << "主线程:"<< num << std::endl;
- return 0;
- }
好了,创建线程就介绍到这里,大家可以先练习一下,下章节讲解共享数据访问。