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C++语言级别的多线程编程=》代码可以跨平台 windows/linux/mac
C++多线程介绍
thread(线程类)
mutex(互斥锁)
condition_variable(线程间的通信,条件变量)智能锁:
lock_guard
unique_lockatomic 原子类型 基于CAS操作的原子类型 线程安全的sleep_for(睡眠)
C++语言层面 thread(底层用的还是下面平台的方法) windows linux strace ./a.out(程序启动的跟踪打印的命令)| |
createThread pthread_create
可以通过编译器的编译,加个宏,识别当前的操作系统来适配通过语言层面编写thread底层自动调用相应的函数。底层还是调用系统创建的API,只是语言层面加个封装,让用户更加方便使用。
多线程编程
线程内容:
一. 怎么创建启动一个线程
std::thread定义一个线程对象,传入线程所需要的线程函数和参数,
线程自动开启
二. 子线程如何结束
子线程函数运行完成,线程就结束了
三. 主线程如何处理子线程
t.join() : 等待t线程结束,当前线程继续往下运行
t.detach() : 把t线程设置为分离线程,主线程结束,整个进程结束,所有子线程都自动结束了!
代码示例:
#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;void threadHandle1(int time)
{//让子线程睡眠time秒std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(time));cout << "hello thread1!" << endl;
}
void threadHandle2(int time)
{//让子线程睡眠time秒ace this_thread是namespace std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(time));cout << "hello thread2!" << endl;
}
int main()
{//创建了一个线程对象,传入一个线程函数(作为线程入口函数),//新线程就开始运行了,没有先后顺序,随着CPU的调度算法执行 std::thread t1(threadHandle1, 2);std::thread t2(threadHandle2, 3);//主线程(main)运行到这里,等待子线程结束,主线程才继续往下运行t1.join();t2.join();//把子线程设置为分离线程,子线程和主线程就毫无关系了//主线程结束的时候查看其他线程//但是这个子线程运行完还是没运行完都和这个主线程没关系了//这个子线程就从这个main分离出去了//运行程序时也看不到这个子线程的任何输出打印了//t1.detach();cout << "main thread done!" << endl;//主线程运行完成,查看如果当前进程还有未运行完成的子线程//进程就会异常终止return 0;
}
正常情况下,线程执行,在主线程中,必须等待子线程结束,主线程进行往下执行,主线程运行完了,不能存在正在运行还未结束的其他子线程
此时整个进程就要抛异常出错了异常中止了
在linux中,主线程结束,子线程会自动结束的
但是在语言级别,对子线程运行的控制比较严格
我们也可以这么解决:
//把子线程设置为分离线程,子线程和主线程就毫无关系了//主线程结束的时候查看其他线程//但是这个子线程运行完还是没运行完都和这个主线程没关系了//这个子线程就从这个main分离出去了//运行程序时也看不到这个子线程的任何输出打印了t1.detach();
线程间互斥
模拟车站三个窗口卖票的程序
线程间的互斥 =》 互斥锁mutex =》 lock_guard封装mutex(利用栈上的对象出作用域自动析构,保证所有线程都可以释放锁,防止死锁问题的发生)
多线程程序
竞态条件:多线程程序执行的结果是一致的,
不会随着CPU对线程不同的调用顺序,而产生不同的运行结果(存在竞态条件)。
每个线程在1个指令周期之内是要保证完成的,但是在多个指令完全由CPU的调度决定的,线程在运行完每个指令的时候,都有可能CPU的时间片到了,线程阻塞住。等待下一轮我们再轮到这个线程执行,才能把剩余的时间片给到这个线程,线程继续执行下面的指令 。 两个线程可能减完的值是相同的,然后把相同的值写回去了
所以,我们要保证这个操作线程安全!!!每次只有1个线程去做减减操作
使用lock_guard:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <list>
using namespace std;int ticketCount = 100;//车站有100张车票,由三个窗口一起卖票
std::mutex mtx;//全局的一把互斥锁//模拟卖票的线程函数
//lock_guard(拷贝构造和赋值函数删除掉)
//unique_lock(可以转移指针,只有带右值引用的拷贝构造和赋值)
void sellTicket(int index)
{while (ticketCount > 0)//特殊情况:ticketCount=1 所以要进行 锁+双重判断{//方法1:mtx.lock();{//保证所有线程都能释放锁,防止死锁问题的发生 scoped_ptr(拷贝构造和赋值函数删除掉)lock_guard<std::mutex> lock(mtx);//方法2:智能指针的思想,出作用域就自动析构,释放锁 if (ticketCount > 0){//临界区代码段 =》 原子操作 =》 线程间互斥操作了 =》 mutexcout << "窗口:" << index << "卖出第:" << ticketCount << "张票!" << endl;//cout << ticketCount << endl;ticketCount--;} }//方法1:mtx.unlock();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));}
}int main()
{list<std::thread> tlist;for (int i = 1; i <= 3; ++i){tlist.push_back(std::thread(sellTicket, i));}for (std::thread &t : tlist){t.join();}cout << "所有窗口卖票结束!" << endl;return 0;
}
lock_guard
和scoped_ptr类似,把拷贝构造函数和赋值重载函数删除了
unique_lock
和unique_ptr类似。
把带左值引用参数的拷贝构造函数和赋值重载函数删除了。
但是支持带右值引用参数的拷贝构造函数和赋值重载函数(支持 临时对象拷贝构造一个新对象,临时对象给另一个对象赋值)。