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C++ thread用法总结

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1,简介

C++11中加入了<thread>头文件,此头文件主要声明了std::thread线程类。C++11的标准类std::thread对线程进行了封装,定义了C++11标准中的一些表示线程的类、用于互斥访问的类与方法等。应用C++11中的std::thread便于多线程程序的移值。

std::thread类成员函数:

(1)、get_id:获取线程ID,返回一个类型为std::thread::id的对象。

(2)、joinable:检查线程是否可被join。检查thread对象是否标识一个活动(active)的可行性线程。缺省构造的thread对象、已经完成join的thread对象、已经detach的thread对象都不是joinable。

(3)、join:调用该函数会阻塞当前线程。阻塞调用者(caller)所在的线程直至被join的std::thread对象标识的线程执行结束。

(4)、detach:将当前线程对象所代表的执行实例与该线程对象分离,使得线程的执行可以单独进行。一旦线程执行完毕,它所分配的资源将会被释放。

(5)、native_handle:该函数返回与std::thread具体实现相关的线程句柄。native_handle_type是连接thread类和操作系统SDK API之间的桥梁,如在Linux g++(libstdc++)里,native_handle_type其实就是pthread里面的pthread_t类型,当thread类的功能不能满足我们的要求的时候(比如改变某个线程的优先级),可以通过thread类实例的native_handle()返回值作为参数来调用相关的pthread函数达到目录。This member function is only present in class thread if the library implementation supports it. If present, it returns a value used to access implementation-specific information associated to the thread.

(6)、swap:交换两个线程对象所代表的底层句柄。

(7)、operator=:moves the thread object

(8)、hardware_concurrency:静态成员函数,返回当前计算机最大的硬件并发线程数目。基本上可以视为处理器的核心数目。

另外,std::thread::id表示线程ID,定义了在运行时操作系统内唯一能够标识该线程的标识符,同时其值还能指示所标识的线程的状态。Values of this type are returned by thread::get_id and this_thread::get_id to identify threads.

有时候我们需要在线程执行代码里面对当前调用者线程进行操作,针对这种情况,C++11里面专门定义了一个命名空间this_thread,此命名空间也声明在<thread>头文件中,其中包括get_id()函数用来获取当前调用者线程的ID;yield()函数可以用来将调用者线程跳出运行状态,重新交给操作系统进行调度,即当前线程放弃执行,操作系统调度另一线程继续执行;sleep_until()函数是将线程休眠至某个指定的时刻(time point),该线程才被重新唤醒;sleep_for()函数是将线程休眠某个指定的时间片(time span),该线程才被重新唤醒,不过由于线程调度等原因,实际休眠实际可能比sleep_duration所表示的时间片更长。

1.创建一个线程

创建线程比较简单,使用std的thread实例化一个线程对象就创建完成了,示例:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <stdlib.h> //sleep

using namespace std;

void t1()  //普通的函数,用来执行线程
{
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        cout << "t1111\n";
        sleep(1);
    }
}
void t2()
{
    for (int i = 0; i < 20; ++i)
    {
        cout << "t22222\n";
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    thread th1(t1);  //实例化一个线程对象th1,使用函数t1构造,然后该线程就开始执行了(t1())
    thread th2(t2);

    th1.join(); // 必须将线程join或者detach 等待子线程结束主进程才可以退出
    th2.join(); 

    //or use detach
    //th1.detach();
    //th2.detach();

    cout << "here is main\n\n";

    return 0;
}

上述提到的问题,还可以使用detach来解决,detach是用来和线程对象分离的,这样线程可以独立地执行,不过这样由于没有thread对象指向该线程而失去了对它的控制,当对象析构时线程会继续在后台执行,但是当主程序退出时并不能保证线程能执行完。如果没有良好的控制机制或者这种后台线程比较重要,最好不用detach而应该使用join。

2, mutex和std::lock_guard的使用

头文件是#include <mutex>,mutex是用来保证线程同步的,防止不同的线程同时操作同一个共享数据。

但使用lock_guard则相对安全,它是基于作用域的,能够自解锁,当该对象创建时,它会像m.lock()一样获得互斥锁,当生命周期结束时,它会自动析构(unlock),不会因为某个线程异常退出而影响其他线程。示例:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <stdlib.h>

int cnt = 20;
std::mutex m;
void t1()
{
    while (cnt > 0)
    {    
        std::lock_guard<std::mutex> lockGuard(m);
       // std::m.lock();
        if (cnt > 0)
        {
            //sleep(1);
            --cnt;
            std::cout << cnt << std::endl;
        }
       // std::m.unlock();
        
    }
}
void t2()
{
    while (cnt > 0)
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lockGuard(m);
        // std::m.lock();
        if (cnt > 0)
        {
            --cnt;
            std::cout << cnt << std::endl;
        }
        // std::m.unlock();
    }
}

int main(void)
{
	std::thread th1(t1);
	std::thread th2(t2);

	th1.join();    //等待t1退出
	th2.join();    //等待t2退出

	std::cout << "here is the main()" << std::endl;

	return 0;
}

输出结果,cnt是依次递减的,没有因为多线程而打乱次序::

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2
1
0
here is the main()