C++11 標準庫 std::thread 多線程使用教程

從 C++11 開始,標準庫里已經包含了對線程的支持,std::thread是C++11標準庫中的多線程的支持庫,pthread.h 是標準庫沒有添加多線程之前的在Linux上用的多線程庫。std::thread 是面向對象的多線程庫,使用簡單,推薦在項目中使用 std::thread 代替 pthread.h。

修改 CMakeLists.txt

項目中用到了C++ 17的時間代碼風格,需要修改為對應的版本。

# CMakeLists.txt
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)

創建線程

#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std;

void SayHello() {
    cout << "Hello World" << endl;
}

int main() {
    std::thread t1(SayHello);
    // 等待子線程結束才退出當前線程
    pthread_exit(nullptr);
    return 0;
}

如果不加 pthread_exit(nullptr),會報libc++abi: terminating程序終止的錯誤??梢酝ㄟ^ detach() 函數,將子線程和主線分離,子線程可以獨立繼續運行,即使主線程結束,子線程也不會結束。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;

void SayHello() {
    cout << "Hello World" << endl;
}

int main() {
    std::thread t1(SayHello);
    t1.detach();
    this_thread::sleep_for(10ms);
    // 低于C++17使用這行代碼  this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(10));
    return 0;
}

傳遞參數

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;

void SayHello(int id, string name) {
    this_thread::sleep_for(10ms);
    cout << "ID:" << id << ", Hello " << name << endl;
}

int main() {
    std::thread t1(SayHello, 1, "Wiki");
    t1.join();
    return 0;
}

線程睡眠

using namespace std::literals::chrono_literals;
// 讓當前線程睡眠 10 毫秒
this_thread::sleep_for(10ms);
// 低于C++17使用這行代碼  this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(10));
// 讓當前線程睡眠 5 秒
this_thread::sleep_for(5s);

join() 等待線程運行結束

join() 函數可以在當前線程等待線程運行結束。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;

void SayHello() {
    this_thread::sleep_for(10ms);
    cout << "Hello World" << endl;
}

int main() {
    std::thread t1(SayHello);
    t1.join();
    return 0;
}

condition_variable / wait / notify_one

使用 condition_variable 實現生產者和消費者的實驗,通過 wait 進入線程等待,知道有其它的線程把當前線程喚醒。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <list>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;
std::mutex g_mutex;
condition_variable g_con;

list<int> products;

void test() {
    int product_id = 0;
    while (true) {
        products.push_back(++product_id);
        cout << "products 生產: " << product_id << endl;
        std::unique_lock<std::mutex> lock(g_mutex);
        // 通知消費者消費
        g_con.notify_one();
        lock.unlock();
        if (product_id > 50) {
            break;
        }
        this_thread::sleep_for(2ms);
    }
}

int main() {
    std::thread t1(test);
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(g_mutex);
        if (products.empty()) {
            cout << "沒有產品,等待" << endl;
            // 進入等待,知道有新產品
            g_con.wait(lock);
        } else {
            int product_id = products.front();
            products.pop_front();
            cout << "消費產品 " << product_id << endl;
            this_thread::sleep_for(2ms);
            if (product_id > 50) break;
        }
    }
    t1.join();
    return 0;
}

輸出結果:

沒有產品,等待
products 生產: 1
消費產品 1
products 生產: 2
消費產品 2
沒有產品,等待
沒有產品,等待
...

thread_local

C++11中提供了thread_local,thread_local定義的變量在每個線程都保存一份副本,而且互不干擾,在線程退出的時候自動銷毀。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;
thread_local int t_l_counter = 0;

void test() {
    cout << "flag1 t_l_counter: " << t_l_counter << endl;
    t_l_counter = 2;
}

int main() {
    t_l_counter = 1;
    std::thread t1(test);
    t1.join();
    cout << "flag2 t_l_counter: " << t_l_counter << endl;
    return 0;
}

結果:

flag1 t_l_counter: 0
flag2 t_l_counter: 1

同步鎖

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;
void test() {
    cout << "task start thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
    this_thread::sleep_for(10ms);
    cout << "task end thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
}
int main() {
    std::thread t1(test);
    std::thread t2(test);
    std::thread t3(test);
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    return 0;
}

運行結果:

task start thread ID: task start thread ID: task start thread ID: 0x70000fab00000x70000fb33000

0x70000fbb6000
task end thread ID: 0x70000fab0000
task end thread ID: task end thread ID: 0x70000fb33000
0x70000fbb6000

以上代碼數據的結果是無序的,如果我們需要同一時間只有一個線程在test函數中執行代碼,那么就要加鎖,lock() 用于加鎖,而unlock() 解鎖。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;
std::mutex g_mutex;

void test() {
    g_mutex.lock();
    cout << "task start thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
    this_thread::sleep_for(10ms);
    cout << "task end thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
    g_mutex.unlock();
}
int main() {
    std::thread t1(test);
    std::thread t2(test);
    std::thread t3(test);
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    return 0;
}

運行結果:

task start thread ID: 0x70000e4f2000
task end thread ID: 0x70000e4f2000
task start thread ID: 0x70000e46f000
task end thread ID: 0x70000e46f000
task start thread ID: 0x70000e3ec000
task end thread ID: 0x70000e3ec000

除了std::mutex(非遞歸的互斥量),還有std::timed_mutex(帶超時的非遞歸互斥量),std::recursive_mutex(遞歸互斥量)、std::recursive_timed_mutex(帶超時的遞歸互斥量)。

同步鎖封裝類

可以創建一個 ScopeMutex 類,通過構造函數和析構函數實現加鎖和解鎖,ScopeMutex 的作用域只在 {} 之內加鎖。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std::literals::chrono_literals;
using namespace std;
std::mutex g_mutex;

class ScopeMutex {
public:
    explicit ScopeMutex(std::mutex &mutex) {
        this->mutex = &mutex;
        this->mutex->lock();
    }

    ~ScopeMutex() {
        this->mutex->unlock();
    }

    std::mutex *mutex;
};

void test() {
    cout << "task prepare thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
    {
        ScopeMutex scopeMutex(g_mutex);
        cout << "task start thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
        this_thread::sleep_for(10ms);
        cout << "task end thread ID: " << this_thread::get_id() << endl;
    }

}

int main() {
    std::thread t1(test);
    std::thread t2(test);
    std::thread t3(test);
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    return 0;
}

運行結果:

task prepare thread ID: task prepare thread ID: 0x70000d9bd0000x70000d8b7000
task start thread ID: 0x70000d9bd000

task prepare thread ID: 0x70000d93a000
task end thread ID: 0x70000d9bd000
task start thread ID: 0x70000d8b7000
task end thread ID: 0x70000d8b7000
task start thread ID: 0x70000d93a000
task end thread ID: 0x70000d93a000
最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 227,572評論 6 531
  • 序言:濱河連續發生了三起死亡事件,死亡現場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發現死者居然都...
    沈念sama閱讀 98,071評論 3 414
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事?!?“怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 175,409評論 0 373
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 62,569評論 1 307
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 71,360評論 6 404
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發上,一...
    開封第一講書人閱讀 54,895評論 1 321
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 42,979評論 3 440
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 42,123評論 0 286
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當地人在樹林里發現了一具尸體,經...
    沈念sama閱讀 48,643評論 1 333
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 40,559評論 3 354
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發現自己被綠了。 大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 42,742評論 1 369
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 38,250評論 5 356
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環境...
    茶點故事閱讀 43,981評論 3 346
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 34,363評論 0 25
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 35,622評論 1 280
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 51,354評論 3 390
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 47,707評論 2 370

推薦閱讀更多精彩內容