C/C++ 多线程（程序猿面试重点）CodeBlocks-CB的pthreads使用

C++ 多线程

本文主要讲一下C++多线程

线程好处

·使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理

·程序的运行速度可能加快

 可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

但是多线程是为了同步完成多项任务，不是为了提高运行效率，而是为了提高资源使用效率来提高系统的效率。线程是在同一时间需要完成多项任务的时候实现的。

首先  我们现在在学校使用的和大赛使用的C++编程软件一般都是codeblocks（湖南省比赛是的，其他就不知道了）

但是在CodeBlocks中间  我们是不能直接使用线程的  需要设置一下

创建线程

  线程的头文件与现场创建格式

#include <pthread.h>
pthread_create (thread, attr, start_routine, arg) 

---

在这里，pthread_create 创建一个新的线程，并让它可执行。下面是关于参数的说明：

参数说明

参数	说明
thread	指向线程标识符指针。保存的是线程id
attr	一个不透明的属性对象，可以被用来设置线程属性。您可以指定线程属性对象，也可以使用默认值 NULL。
start_routine	线程运行函数起始地址，即线程函数名。
arg	运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数，则使用 NULL。

创建线程成功时，函数返回 0，若返回值不为 0 则说明创建线程失败。

线程有创建  自然也就有结束

下面介绍一下结束线程的方法：

终止线程

使用下面的方法  我们可以结束线程

#include <pthread.h>
pthread_exit (status); 

---

在这里，pthread_exit 用于显式地退出一个线程。通常情况下，pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。

注意，main()函数是一个进程，也是可以使用上面的函数去结束它的。如果 main() 是在它所创建的线程之前结束，并通过 pthread_exit() 退出，那么其他线程将继续执行。否则，它们将在 main() 结束时自动被终止。

下面以一个实例来说明一下main()函数是否通过 pthread_exit() 退出的不同   下面是代码

#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS 5
void* say_hello(void* args)
{
    cout << "Hello Runoob！" << endl;
}
int main()
{
    pthread_t tids[NUM_THREADS];// 定义线程的 id 变量，多个变量使用数组
    for(int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
    {
        //参数依次是：创建的线程id，线程参数，调用的函数，传入的函数参数
        pthread_create(&tids[i], NULL, say_hello, NULL);
    }
    //等各个线程退出后，进程才结束，否则进程强制结束了，线程可能还没反应过来；
    pthread_exit(NULL);//俩次运行的不同之处在于有没有这一行
}

//有这一行的运行结果
Hello Runoob！Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！

Hello Runoob！
//上面是一种结果   由于多个线程之间是同步的  所以输出结果可以有多种  下面是我第二次运行的结果
Hello Runoob！Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！

//没有这一行的运行结果
Hello Runoob！
//5个线程仅仅只有一个运行完成   其他4个直接中断运行
//同样的  运行结果会有其他的情况   下面是我第二次的运行结果
Hello Runoob！Hello Runoob！
Hello Runoob！
Hello Runoob！

线程的参数传递

以下简单的实例代码使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程，并接收传入的参数。每个线程打印一个 "Hello Runoob!" 消息，并输出接收的参数，然后调用 pthread_exit() 终止线程。

//文件名：test.cpp

---

---

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS     5
void *PrintHello(void *threadid)
{  
   // 对传入的参数进行强制类型转换，由无类型指针变为整形数指针，然后再读取
   int tid = *((int*)threadid);
   cout << "Hello Runoob! 线程 ID, " << tid << endl;
   pthread_exit(NULL);
}
int main ()
{
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   int indexes[NUM_THREADS];// 用数组来保存i的值
   int rc;
   int i;
   for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ ){      
      cout << "main() : 创建线程, " << i << endl;
      indexes[i] = i; //先保存i的值
      // 传入的时候必须强制转换为void* 类型，即无类型指针        
      rc = pthread_create(&threads[i], NULL, 
                          PrintHello, (void *)&(indexes[i]));
      if (rc){
         cout << "Error:无法创建线程," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   pthread_exit(NULL);
}

---

现在编译并执行程序，将产生下列结果：

main() : 创建线程, 0
main() : 创建线程, 1
main() : 创建线程, 2
main() : 创建线程, 3
main() : 创建线程, 4
Hello Runoob! 线程 ID, 4
Hello Runoob! 线程 ID, 3
Hello Runoob! 线程 ID, 2
Hello Runoob! 线程 ID, 1
Hello Runoob! 线程 ID, 0

---

向线程传递参数

这个实例演示了如何通过结构传递多个参数。您可以在线程回调中传递任意的数据类型，因为它指向 void，如下面的实例所示：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS     5
struct thread_data{
   int  thread_id;
   char *message;
};
void *PrintHello(void *threadarg)
{
   struct thread_data *my_data;
   my_data = (struct thread_data *) threadarg;
   cout << "Thread ID : " << my_data->thread_id ;
   cout << " Message : " << my_data->message << endl;
   pthread_exit(NULL);
}
int main ()
{
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   struct thread_data td[NUM_THREADS];
   int rc;
   int i;
   for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ ){
      cout <<"main() : creating thread, " << i << endl;
      td[i].thread_id = i;
      td[i].message = "This is message";
      rc = pthread_create(&threads[i], NULL,
                          PrintHello, (void *)&td[i]); //传入到参数必须强转为void*类型，即无类型指针
      if (rc){
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   pthread_exit(NULL);
}

---

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

---

main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Thread ID : 3 Message : This is message
Thread ID : 2 Message : This is message
Thread ID : 0 Message : This is message
Thread ID : 1 Message : This is message
Thread ID : 4 Message : This is message

---

连接和分离线程

我们可以使用以下两个函数来连接或分离线程：

pthread_join (threadid, status) 

---

pthread_detach (threadid) 

---

pthread_join() 子程序阻碍调用程序，直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时，它的某个属性会定义它是否是可连接的（joinable）或可分离的（detached）。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的，则它永远也不能被连接。

这个实例演示了如何使用 pthread_join() 函数来等待线程的完成。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS     5
void *wait(void *t)
{
   int i;
   long tid;
   tid = (long)t;
   sleep(1);
   cout << "Sleeping in thread " << endl;
   cout << "Thread with id : " << tid << "  ...exiting " << endl;
   pthread_exit(NULL);
}
int main ()
{
   int rc;
   int i;
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   pthread_attr_t attr;
   void *status;
   // 初始化并设置线程为可连接的（joinable）
   pthread_attr_init(&attr);
   pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
   for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ ){
      cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
      rc = pthread_create(&threads[i], NULL, wait, (void *)i );
      if (rc){
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   // 删除属性，并等待其他线程
   pthread_attr_destroy(&attr);
   for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ ){
      rc = pthread_join(threads[i], &status);
      if (rc){
         cout << "Error:unable to join," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
      cout << "Main: completed thread id :" << i ;
      cout << "  exiting with status :" << status << endl;
   }
   cout << "Main: program exiting." << endl;
   pthread_exit(NULL);
}

---

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Sleeping in thread 
Thread with id : 4  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 3  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 2  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 1  ...exiting 
Sleeping in thread 
Thread with id : 0  ...exiting 
Main: completed thread id :0  exiting with status :0
Main: completed thread id :1  exiting with status :0
Main: completed thread id :2  exiting with status :0
Main: completed thread id :3  exiting with status :0
Main: completed thread id :4  exiting with status :0
Main: program exiting.

---

互斥锁的实现

互斥锁是实现线程同步的一种机制，只要在临界区前后对资源加锁就能阻塞其他进程的访问。

#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;
#define NUM_THREADS 5
int sum = 0; //定义全局变量，让所有线程同时写，这样就需要锁机制
pthread_mutex_t sum_mutex; //互斥锁
void* say_hello( void* args )
{
    cout << "hello in thread " << *(( int * )args) << endl;
    pthread_mutex_lock( &sum_mutex ); //先加锁，再修改sum的值，锁被占用就阻塞，直到拿到锁再修改sum;
    cout << "before sum is " << sum << " in thread " << *( ( int* )args ) << endl;
    sum += *( ( int* )args );
    cout << "after sum is " << sum << " in thread " << *( ( int* )args ) << endl;
    pthread_mutex_unlock( &sum_mutex ); //释放锁，供其他线程使用
    pthread_exit( 0 );
}
int main()
{
    pthread_t tids[NUM_THREADS];
    int indexes[NUM_THREADS];
    pthread_attr_t attr; //线程属性结构体，创建线程时加入的参数
    pthread_attr_init( &attr ); //初始化
    pthread_attr_setdetachstate( &attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE ); //是设置你想要指定线程属性参数，这个参数表明这个线程是可以join连接的，join功能表示主程序可以等线程结束后再去做某事，实现了主程序和线程同步功能
    pthread_mutex_init( &sum_mutex, NULL ); //对锁进行初始化
    for( int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i )
    {
        indexes[i] = i;
        int ret = pthread_create( &tids[i], &attr, say_hello, ( void* )&( indexes[i] ) ); //5个进程同时去修改sum
        if( ret != 0 )
        {
            cout << "pthread_create error:error_code=" << ret << endl;
        }
    }
    pthread_attr_destroy( &attr ); //释放内存
    void *status;
    for( int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i )
    {
        int ret = pthread_join( tids[i], &status ); //主程序join每个线程后取得每个线程的退出信息status
        if( ret != 0 )
        {
            cout << "pthread_join error:error_code=" << ret << endl;
        }
    }
    cout << "finally sum is " << sum << endl;
    pthread_mutex_destroy( &sum_mutex ); //注销锁
}

---

测试结果：

hello in thread hello in thread 1hello in thread 3
0
hello in thread 2
before sum is 0 in thread 1
hello in thread 4
after sum is 1 in thread 1
before sum is 1 in thread 3
after sum is 4 in thread 3
before sum is 4 in thread 4
after sum is 8 in thread 4
before sum is 8 in thread 0
after sum is 8 in thread 0
before sum is 8 in thread 2
after sum is 10 in thread 2
finally sum is 10

---

可知，sum的访问和修改顺序是正常的，这就达到了多线程的目的了，但是线程的运行顺序是混乱的，混乱就是正常？

信号量的实现

信号量是线程同步的另一种实现机制，信号量的操作有signal和wait，本例子采用条件信号变量

pthread_cond_t tasks_cond;

---

信号量的实现也要给予锁机制。

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
using namespace std;
#define BOUNDARY 5
int tasks = 10;
pthread_mutex_t tasks_mutex; //互斥锁
pthread_cond_t tasks_cond; //条件信号变量，处理两个线程间的条件关系，当task>5，hello2处理，反之hello1处理，直到task减为0
void* say_hello2( void* args )
{
    pthread_t pid = pthread_self(); //获取当前线程id
    cout << "[" << pid << "] hello in thread " <<  *( ( int* )args ) << endl;
    bool is_signaled = false; //sign
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock( &tasks_mutex ); //加锁
        if( tasks > BOUNDARY )
        {
            cout << "[" << pid << "] take task: " << tasks << " in thread " << *( (int*)args ) << endl;
            --tasks; //modify
        }
        else if( !is_signaled )
        {
            cout << "[" << pid << "] pthread_cond_signal in thread " << *( ( int* )args ) << endl;
            pthread_cond_signal( &tasks_cond ); //signal:向hello1发送信号，表明已经>5
            is_signaled = true; //表明信号已发送，退出此线程
        }
        pthread_mutex_unlock( &tasks_mutex ); //解锁
        if( tasks == 0 )
            break;
    }
}
void* say_hello1( void* args )
{
    pthread_t pid = pthread_self(); //获取当前线程id
    cout << "[" << pid << "] hello in thread " <<  *( ( int* )args ) << endl;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock( &tasks_mutex ); //加锁
        if( tasks > BOUNDARY )
        {
            cout << "[" << pid << "] pthread_cond_signal in thread " << *( ( int* )args ) << endl;
            pthread_cond_wait( &tasks_cond, &tasks_mutex ); //wait:等待信号量生效，接收到信号，向hello2发出信号，跳出wait,执行后续
        }
        else
        {
            cout << "[" << pid << "] take task: " << tasks << " in thread " << *( (int*)args ) << endl;
            --tasks;
        }
        pthread_mutex_unlock( &tasks_mutex ); //解锁
        if( tasks == 0 )
            break;
    }
}
int main()
{
    pthread_attr_t attr; //线程属性结构体，创建线程时加入的参数
    pthread_attr_init( &attr ); //初始化
    pthread_attr_setdetachstate( &attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE ); //是设置你想要指定线程属性参数，这个参数表明这个线程是可以join连接的，join功能表示主程序可以等线程结束后再去做某事，实现了主程序和线程同步功能
    pthread_cond_init( &tasks_cond, NULL ); //初始化条件信号量
    pthread_mutex_init( &tasks_mutex, NULL ); //初始化互斥量
    pthread_t tid1, tid2; //保存两个线程id
    int index1 = 1;
    int ret = pthread_create( &tid1, &attr, say_hello1, ( void* )&index1 );
    if( ret != 0 )
    {
        cout << "pthread_create error:error_code=" << ret << endl;
    }
    int index2 = 2;
    ret = pthread_create( &tid2, &attr, say_hello2, ( void* )&index2 );
    if( ret != 0 )
    {
        cout << "pthread_create error:error_code=" << ret << endl;
    }
    pthread_join( tid1, NULL ); //连接两个线程
    pthread_join( tid2, NULL );
    pthread_attr_destroy( &attr ); //释放内存
    pthread_mutex_destroy( &tasks_mutex ); //注销锁
    pthread_cond_destroy( &tasks_cond ); //正常退出
}

---

测试结果：
先在线程2中执行say_hello2，再跳转到线程1中执行say_hello1，直到tasks减到0为止。

[2] hello in thread 1
[2] pthread_cond_signal in thread 1
[3] hello in thread 2
[3] take task: 10 in thread 2
[3] take task: 9 in thread 2
[3] take task: 8 in thread 2
[3] take task: 7 in thread 2
[3] take task: 6 in thread 2
[3] pthread_cond_signal in thread 2
[2] take task: 5 in thread 1
[2] take task: 4 in thread 1
[2] take task: 3 in thread 1
[2] take task: 2 in thread 1
[2] take task: 1 in thread 1

初学多线程   这个文章中间的线程参数传递存在问题     每一次运行存在参数中有int行的数据

程序就会boom boom boom  

但是我不知道是为什么  

希望各位大佬可以告诉我为什么  或者是你们电脑上面没有问题0.0

多线程的同步机制  所以有一些运行结果不是一样也不用在意  你多运行几次   说不定就有一次的运行结果和我的是一样的了

 此文转+改，http://www.cnblogs.com/quincyhu/p/5884361.html