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介绍:
C++ 是一种支持多线程编程的编程语言,它提供了丰富的多线程支持来充分利用现代多核处理器的性能。
C++ 多线程编程通常使用标准库中的
理论:
-
常用的类:
std::thread 类,用于创建和管理线程等等
std::this_thread 命名空间中的函数来处理线程的等待和分离等等
互斥锁(std::mutex)、条件变量(std::condition_variable)和原子操作(std::atomic) -
线程池:
线程池是一种管理和复用线程的技术,以避免频繁创建和销毁线程。C++ 标准库中没有直接提供线程池的实现,但你可以使用第三方库或自己编写一个简单的线程池。 -
请注意,多线程编程可能会引入一些复杂性和潜在的问题,如竞态条件和死锁。因此,确保充分理解多线程编程的概念和最佳实践,并使用适当的同步机制来确保线程安全是非常重要的。
案例:
std::thread:
join() //阻塞当前线程,直到目标线程执行完毕。
detach() //将线程分离,使其成为后台线程,不再受到 join() 的控制。
//创建互斥锁,并在访问共享资源之前进行锁定。
std::mutex mtx;
mtx.lock(); // 锁定互斥锁
// 访问共享资源
mtx.unlock(); // 解锁互斥锁
//自动管理锁的生命周期,以确保在离开作用域时自动释放锁。
std::mutex mtx;
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 自动锁定和解锁
// 访问共享资源
} // 离开作用域时自动解锁
//条件变量用于在线程之间进行通信和同步。它们允许一个线程等待另一个线程发出的通知,以执行某些操作。
std::condition_variable cv;
// 线程1等待通知
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock); // 阻塞线程1,直到收到通知
// 线程2发送通知
cv.notify_one(); // 通知线程1
//原子操作:
std::atomic<int> counter(0);
counter.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); // 原子递增操作
//案例1:
#include <iostream>
#include <thread>
void myFunction() {
// 线程1执行的代码
}
void myFunction1(int value) {
// 线程2执行的代码
}
int main() {
std::thread t1(myFunction); // 创建新线程并启动
std::thread t2(myFunction1,100); // 创建新线程并启动
t1.join(); // 等待线程完成
t2.join(); // 等待线程完成
return 0;
}
//案例2:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx;
void myFunction(int& counter) {
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 使用互斥锁保护共享资源
counter++;
}
}
int main() {
int counter = 0;
std::thread t1(myFunction, std::ref(counter));
std::thread t2(myFunction, std::ref(counter));
t1.join();
t2.join();
std::cout << "Counter: " << counter << std::endl;//Counter: 2000
return 0;
}
生产者-消费者问题:
这就有意思多了,多看多吸收,多悟
不理解得就多问问Chatjpt。
//一对一:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::queue<int> buffer;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
void producer() {
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
// 锁定互斥锁以保护共享资源
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
buffer.push(i);
std::cout << "Produced: " << i << std::endl;
}
// 通知消费者线程有新数据可用
cv.notify_one();
}
}
void consumer() {
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
// 锁定互斥锁,等待条件变量通知
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return !buffer.empty(); });
// 消费数据
int data = buffer.front();
buffer.pop();
// 解锁互斥锁
lock.unlock();
std::cout << "Consumed: " << data << std::endl;
}
}
int main() {
std::thread producerThread(producer);
std::thread consumerThread(consumer);
producerThread.join();
consumerThread.join();
return 0;
}
//一对多:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <vector>
std::queue<int> buffer;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
const int numProducers = 3; // 多个生产者线程
void produc