C++11 多线程 教学(2)

 

C++11开始支持多线程编程，之前多线程编程都需要系统的支持，在不同的系统下创建线程需要不同的API如pthread_create()，Createthread()，beginthread()等，使用起来都比较复杂，C++11提供了新头文件<thread>、<mutex>、<atomic>、<future>等用于支持多线程。

使用C++11开启一个线程是比较简单的，下面来看一个简单的例子：

#include <thread>

#include <iostream>

void hello()

{

std::cout << "Hello from thread " << std::endl;

}

int main()

{

std::thread t1(hello);

t1.join();

std::cout<<"Main Thread"<<std::endl;

return 0;

}

运行结果：

说明，通过thread 类直接申明一个线程t1,参数是这个线程执行的回调函数的地址，通过jion()方法阻塞主线程，直到t1线程执行结束为止。

C++11支持Lambda表达式，因此一个新线程的回调函数也可以是有一个Lambda表达式的形式，但是注意如果使用Lambda表达式最好不要使用引用的方式，应该使用值传递的方式来访问数据，在多线程中使用引用容易造成混乱。下面这个例子稍微复杂，创建了多个子线程，并使用了get_id()方法来获取当前线程的id。

#include <thread>

#include <iostream>

#include <vector>

int main()

{

std::vector<std::thread> threads;

for(int i = 0; i < 5; ++i){

threads.push_back(std::thread([](){

std::cout << "Hello from lamda thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;

}));

}

for(auto& thread : threads){

thread.join();

}

std::cout<<"Main Thread"<<"\t"<<std::this_thread::get_id()<<std::endl;

return 0;

}

运行结果：

上述代码中，使用vector来存放每个线程，线程的回调函数通过Lambda表达式产生，注意后面join的使用方式。

可以通过sleep_for来使线程睡眠一定的时间：

#include <thread>

#include <iostream>

#include <mutex>

using namespace std;

int main()

{

std::mutex m;

thread t1([&m]()

{

std::this_thread::sleep_for (chrono::seconds(10));

for(int i=0;i<10;i++)

{

m.lock();

cout <<  "In t1 ThreadID : " << std::this_thread::get_id() << ":" << i << endl;

m.unlock ();

}

} );

thread t2([&m]()

{

std::this_thread::sleep_for (chrono::seconds(1));

for(int i=0;i<10;i++)

{

m.lock ();

cout <<  "In t2 ThreadID : " << std::this_thread::get_id() << ":" << i << endl;

m.unlock();

}

} );

t1.join();

t2.join();

cout<<"Main Thread"<<endl;

return 0;

}

运行结果：

可以看出，由于线程t1睡眠的时间较长，t2先执行了。

延时有这几种类型：nanoseconds、microseconds、milliseconds、seconds、minutes、hours。

在使用多线程的程序中操作共享数据的时候一定要小心，由于线程的乱序执行，可能会得到意想不到的结果。通过下面的程序来看：

#include <thread>

#include <iostream>

#include <vector>

#include <mutex>

struct Counter {

std::mutex mutex;

int value;

Counter() : value(0) {}

void increment(){

// mutex.lock();                【1】表示没有使用锁

++value;

// mutex.unlock();              【1】

}

void decrement(){

mutex.lock();

--value;

mutex.unlock();

}

};

int main(){

Counter counter;

std::vector<std::thread> threads;

for(int i = 0; i < 5; ++i){

threads.push_back(std::thread([&](){

for(int i = 0; i < 10000; ++i){

counter.increment();

}

}));

}

for(auto& thread : threads){

thread.join();

}

std::cout << counter.value << std::endl;

return 0;

}

运行结果：

【1】

运行结果：（使用了锁）

说明：由于创建线程是使用lambda表达式，并使用引用的方式访问counter这个变量，当没有使用lock来保护的时候（情况【1】），执行的结果可能不像预期的5000（程序的意思是每个线程使counter中的value自加1000次，5个线程运行结束的时候应该是5000），当没有使用锁的时候自加的操作可能被其他线程打断，因此结果可能会小于5000。