C++11 多线程

C++ 11中的多线程技术

C++11 新标准中引入了四个头文件来支持多线程编程，他们分别是 <atomic> ,<thread>,<mutex>,<condition_variable>和<future>。

• <atomic>：提供原子操作功能，该头文主要声明了两个类, std::atomic 和 std::atomic_flag，另外还声明了一套 C 风格的原子类型和与 C 兼容的原子操作的函数。

• <thread>：线程模型封装，该头文件主要声明了 std::thread 类，另外 std::this_thread 命名空间也在该头文件中。

• <mutex>：互斥量封装，该头文件主要声明了与互斥量(mutex)相关的类，包括 std::mutex 系列类，std::lock_guard, std::unique_lock, 以及其他的类型和函数。

• <condition_variable>：条件变量，该头文件主要声明了与条件变量相关的类，包括 std::condition_variable 和 std::condition_variable_any。

• <future>：实现了对指定数据提供者提供的数据进行异步访问的机制。该头文件主要声明了 std::promise, std::package_task 两个 Provider 类，以及 std::future 和 std::shared_future 两个 Future 类，另外还有一些与之相关的类型和函数，std::async() 函数就声明在此头文件中。

简单示例：

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;
void thread_1()
{
    cout << "hello from thread_1" << endl;
}
int main(int argc, char **argv)
{
    thread t1(thread_1);
    /**
    join()相当于调用了两个函数：WaitForSingleObject、CloseHandle，事实上，在vc12中也是这么实现的
    */
    t1.join();
    return 0;
}

---

注意事项

1. 若线程调用到的函数在一个类中，则必须将该函数声明为静态函数函数

因为静态成员函数属于静态全局区，线程可以共享这个区域，故可以各自调用

 #include <iostream>  
    #include <pthread.h>  
      
    using namespace std;  
      
    #define NUM_THREADS 5  
      
    class Hello  
    {  
    public:  
        //多线程调用，声明为static
        static void* say_hello( void* args )  
        {  
            cout << "hello..." << endl;  
        }  
    };  
      
    int main()  
    {  
        pthread_t tids[NUM_THREADS];  
        for( int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i )  
        {  
            int ret = pthread_create( &tids[i], NULL, Hello::say_hello, NULL );  
            if( ret != 0 )  
            {  
                cout << "pthread_create error:error_code" << ret << endl;  
            }  
        }  
        pthread_exit( NULL );  
    }  

---

测试结果：

    hello...  
    hello...  
    hello...  
    hello...  
    hello... 

---

2. 代码中如果没有pthread_join主线程会很快结束从而使整个进程结束，从而使创建的线程没有机会开始执行就结束了。加入pthread_join后，主线程会一直等待直到等待的线程结束自己才结束，使创建的线程有机会执行。

3. 线程创建时属性参数的设置pthread_attr_t及join功能的使用
   线程的属性由结构体pthread_attr_t进行管理。

typedef struct
{
    int      detachstate;       //线程的分离状态
    int      schedpolicy;       //线程调度策略
    struct sched_param   schedparam;   //线程的调度参数
    int inheritsched;       //线程的继承性 
    int scope;              //线程的作用域 
    size_t guardsize;   //线程栈末尾的警戒缓冲区大小 
    int stackaddr_set; 
    void * stackaddr;   //线程栈的位置 
    size_t stacksize;   // 线程栈的大小
}pthread_attr_t;

---

示例：

 #include <iostream>  
    #include <pthread.h>  
      
    using namespace std;  
      
    #define NUM_THREADS 5  
      
    void* say_hello( void* args )  
    {  
        cout << "hello in thread " << *(( int * )args) << endl;  
        int status = 10 + *(( int * )args); //线程退出时添加退出的信息，status供主程序提取该线程的结束信息  
        pthread_exit( ( void* )status );   
    }  
      
    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  
        for( int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i )  
        {  
            indexes[i] = i;  
            int ret = pthread_create( &tids[i], &attr, say_hello, ( void* )&( indexes[i] ) );  
            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;  
        }  
        else  
        {  
            cout << "pthread_join get status:" << (long)status << endl;  
        }  
        }  
    }  

---

测试结果：

hello in thread hello in thread 1hello in thread 3
hello in thread 4
0
hello in thread 2
pthread_join get status:10
pthread_join get status:11
pthread_join get status:12
pthread_join get status:13
pthread_join get status:14