C++11并发之std::thread<转>

最近技术上没什么大的收获，也是悲催的路过~

搞一点新东西压压惊吧！

C++11并发之std::thread

知识链接：

C++11 并发之std::mutex

C++11 并发之std::atomic

本文概要：

1、成员类型和成员函数。

2、std::thread 构造函数。

3、异步。

4、多线程传递参数。

5、join、detach。

6、获取CPU核心个数。

7、CPP原子变量与线程安全。

8、lambda与多线程。

9、时间等待相关问题。

10、线程功能拓展。

11、多线程可变参数。

12、线程交换。

13、线程移动。

std::thread 在 #include<thread> 头文件中声明，因此使用 std::thread 时需要包含 #include<thread> 头文件。

1、成员类型和成员函数。

成员类型：

id: Thread id (public member type ) id

native_handle_type: Native handle type (public member type )

成员函数：

(constructor): Construct thread (public member function ) 构造函数

(destructor): Thread destructor (public member function ) 析构函数

operator=: Move-assign thread (public member function ) 赋值重载

get_id: Get thread id (public member function ) 获取线程id

joinable: Check if joinable (public member function ) 判断线程是否可以加入等待

join: Join thread (public member function ) 加入等待

detach: Detach thread (public member function ) 分离线程

swap: Swap threads (public member function ) 线程交换

native_handle: Get native handle (public member function ) 获取线程句柄

hardware_concurrency [static]: Detect hardware concurrency (public static member function ) 检测硬件并发特性

Non-member overloads：

swap (thread): Swap threads (function )

2、std::thread 构造函数。

如下表：

default (1): thread() noexcept;

initialization(2): template <class Fn, class... Args> explicit thread (Fn&& fn, Args&&... args);

copy [deleted] (3): thread (const thread&) = delete;

move [4]: hread (thread&& x) noexcept;

(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。

std::thread 各种构造函数例子如下：

#include<thread>  
#include<chrono>  
using namespace std;  
void fun1(int n)  //初始化构造函数  
{  
    cout << "Thread " << n << " executing\n";  
    n += 10;  
    this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(10));  
}  
void fun2(int & n) //拷贝构造函数  
{  
    cout << "Thread " << n << " executing\n";  
    n += 20;  
    this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(10));  
}  
int main()  
{  
    int n = 0;  
    thread t1;               //t1不是一个thread  
    thread t2(fun1, n + 1);  //按照值传递  
    t2.join();  
    cout << "n=" << n << '\n';  
    n = 10;  
    thread t3(fun2, ref(n)); //引用  
    thread t4(move(t3));     //t4执行t3，t3不是thread  
    t4.join();  
    cout << "n=" << n << '\n';  
    return 0;  
}  
运行结果:  
Thread 1 executing  
n=0  
Thread 10 executing  
n=30</span>

3、异步。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
void show()  
{  
    cout << "hello cplusplus!" << endl;  
}  
int main()  
{  
    //栈上  
    thread t1(show);   //根据函数初始化执行  
    thread t2(show);  
    thread t3(show);  
    //线程数组  
    thread th[3]{thread(show), thread(show), thread(show)};   
    //堆上  
    thread *pt1(new thread(show));  
    thread *pt2(new thread(show));  
    thread *pt3(new thread(show));  
    //线程指针数组  
    thread *pth(new thread[3]{thread(show), thread(show), thread(show)});  
    return 0;  
}

4、多线程传递参数。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
void show(const char *str, const int id)  
{  
    cout << "线程 " << id + 1 << " ：" << str << endl;  
}  
int main()  
{  
    thread t1(show, "hello cplusplus!", 0);  
    thread t2(show, "你好，C++！", 1);  
    thread t3(show, "hello!", 2);  
    return 0;  
}  
运行结果：  
线程 1线程 2 ：你好，C++！线程 3 ：hello!  
：hello cplusplus!

发现，线程 t1、t2、t3 都执行成功！

5、join、detach。

join例子如下：

#include<thread>  
#include<array>  
using namespace std;  
void show()  
{  
    cout << "hello cplusplus!" << endl;  
}  
int main()  
{  
    array<thread, 3>  threads = { thread(show), thread(show), thread(show) };  
    for (int i = 0; i < 3; i++)  
    {  
        cout << threads[i].joinable() << endl;//判断线程是否可以join  
        threads[i].join();//主线程等待当前线程执行完成再退出  
    }  
    return 0;  
}  
运行结果:  
hello cplusplus!  
hello cplusplus!  
1  
hello cplusplus!  
1  
1

总结：

join 是让当前主线程等待所有的子线程执行完，才能退出。

detach例子如下：

#include<thread>  
using namespace std;  
void show()  
{  
    cout << "hello cplusplus!" << endl;  
}  
int main()  
{  
    thread th(show);  
    //th.join();   
    th.detach();//脱离主线程的绑定，主线程挂了，子线程不报错，子线程执行完自动退出。  
    //detach以后，子线程会成为孤儿线程，线程之间将无法通信。  
    cout << th.joinable() << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果:  
hello cplusplus!  
0

结论：

线程 detach 脱离主线程的绑定，主线程挂了，子线程不报错，子线程执行完自动退出。

线程 detach以后，子线程会成为孤儿线程，线程之间将无法通信。

6、获取CPU核心个数。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
int main()  
{  
    auto n = thread::hardware_concurrency();//获取cpu核心个数  
    cout << n << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果:  
8

结论：

通过 thread::hardware_concurrency() 获取 CPU 核心的个数。

7、CPP原子变量与线程安全。

问题例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
const int N = 100000000;  
int num = 0;  
void run()  
{  
    for (int i = 0; i < N; i++)  
    {  
        num++;  
    }  
}  
int main()  
{  
    clock_t start = clock();  
    thread t1(run);  
    thread t2(run);  
    t1.join();  
    t2.join();  
    clock_t end = clock();  
    cout << "num=" << num << ",用时 " << end - start << " ms" << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果:  
num=143653419,用时 730 ms

从上述代码执行的结果，发现结果并不是我们预计的200000000，这是由于线程之间发生冲突，从而导致结果不正确。

为了解决此问题，有以下方法：

（1）互斥量。

例如：

#include<thread>  
#include<mutex>  
using namespace std;  
const int N = 100000000;  
int num(0);  
mutex m;  
void run()  
{  
    for (int i = 0; i < N; i++)  
    {  
        m.lock();  
        num++;  
        m.unlock();  
    }  
}  
int main()  
{  
    clock_t start = clock();  
    thread t1(run);  
    thread t2(run);  
    t1.join();  
    t2.join();  
    clock_t end = clock();  
    cout << "num=" << num << ",用时 " << end - start << " ms" << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果：  
num=200000000,用时 128323 ms

不难发现，通过互斥量后运算结果正确，但是计算速度很慢，原因主要是互斥量加解锁需要时间。

互斥量详细内容请参考C++11 并发之std::mutex。

（2）原子变量。

例如：

#include<thread>  
#include<atomic>  
using namespace std;  
const int N = 100000000;  
atomic_int num{ 0 };//不会发生线程冲突，线程安全  
void run()  
{  
    for (int i = 0; i < N; i++)  
    {  
        num++;  
    }  
}  
int main()  
{  
    clock_t start = clock();  
    thread t1(run);  
    thread t2(run);  
    t1.join();  
    t2.join();  
    clock_t end = clock();  
    cout << "num=" << num << ",用时 " << end - start << " ms" << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果:  
num=200000000,用时 29732 ms

不难发现，通过原子变量后运算结果正确，计算速度一般。

原子变量详细内容请参考C++11 并发之std::atomic。

（3）加入 join 。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
const int N = 100000000;  
int num = 0;  
void run()  
{  
    for (int i = 0; i < N; i++)  
    {  
        num++;  
    }  
}  
int main()  
{  
    clock_t start = clock();  
    thread t1(run);  
    t1.join();  
    thread t2(run);  
    t2.join();  
    clock_t end = clock();  
    cout << "num=" << num << ",用时 " << end - start << " ms" << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果：  
num=200000000,用时 626 ms

不难发现，通过原子变量后运算结果正确，计算速度也很理想。

8、lambda与多线程。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
int main()  
{  
    auto fun = [](const char *str) {cout << str << endl; };  
    thread t1(fun, "hello world!");  
    thread t2(fun, "hello beijing!");  
    return 0;  
}  
运行结果：  
hello world!  
hello beijing!

9、时间等待相关问题。

例如：

#include<thread>  
#include<chrono>  
using namespace std;  
int main()  
{  
    thread th1([]()  
    {  
        //让线程等待3秒  
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));  
        //让cpu执行其他空闲的线程  
        this_thread::yield();  
        //线程id  
        cout << this_thread::get_id() << endl;  
    });  
    return 0;  
}

10、线程功能拓展。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
class MyThread :public thread   //继承thread  
{  
public:  
    //子类MyThread()继承thread()的构造函数  
    MyThread() : thread()  
    {  
    }  
    //MyThread()初始化构造函数  
    template<typename T, typename...Args>  
    MyThread(T&&func, Args&&...args) : thread(forward<T>(func), forward<Args>(args)...)  
    {  
    }  
    void showcmd(const char *str)  //运行system  
    {  
        system(str);  
    }  
};  
int main()  
{  
    MyThread th1([]()  
    {  
        cout << "hello" << endl;  
    });  
    th1.showcmd("calc"); //运行calc  
    //lambda  
    MyThread th2([](const char * str)  
    {  
        cout << "hello" << str << endl;  
    }, " this is MyThread");  
    th2.showcmd("notepad");//运行notepad  
    return 0;  
}  
运行结果:  
hello  
//运行calc  
hello this is MyThread  
//运行notepad

11、多线程可变参数。

例如：

#include<thread>  
#include<cstdarg>  
using namespace std;  
int show(const char *fun, ...)  
{  
    va_list ap;//指针  
    va_start(ap, fun);//开始  
    vprintf(fun, ap);//调用  
    va_end(ap);  
    return 0;  
}  
int main()  
{  
    thread t1(show, "%s    %d    %c    %f", "hello world!", 100, 'A', 3.14159);  
    return 0;  
}  
运行结果：  
hello world!    100    A    3.14159

12、线程交换。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
int main()  
{  
    thread t1([]()  
    {  
        cout << "thread1" << endl;  
    });  
    thread t2([]()  
    {  
        cout << "thread2" << endl;  
    });  
    cout << "thread1' id is " << t1.get_id() << endl;  
    cout << "thread2' id is " << t2.get_id() << endl;  
      
    cout << "swap after:" << endl;  
    swap(t1, t2);//线程交换  
    cout << "thread1' id is " << t1.get_id() << endl;  
    cout << "thread2' id is " << t2.get_id() << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果:  
thread1  
thread2  
thread1' id is 4836  
thread2' id is 4724  
swap after:  
thread1' id is 4724  
thread2' id is 4836

两个线程通过 swap 进行交换。

13、线程移动。

例如：

#include<thread>  
using namespace std;  
int main()  
{  
    thread t1([]()  
    {  
        cout << "thread1" << endl;  
    });  
    cout << "thread1' id is " << t1.get_id() << endl;  
    thread t2 = move(t1);;  
    cout << "thread2' id is " << t2.get_id() << endl;  
    return 0;  
}  
运行结果:  
thread1  
thread1' id is 5620  
thread2' id is 5620

从上述代码中，线程t2可以通过 move 移动 t1 来获取 t1 的全部属性，而 t1 却销毁了。

原贴地址：https://www.cnblogs.com/lidabo/p/7852033.html

posted on 2018-08-13 17:44 瓦楞球阅读(607) 评论(0) 编辑收藏举报