C++11多线程编程

1. 多线程编程

在进行桌面应用程序开发的时候， 假设应用程序在某些情况下需要处理比较复杂的逻辑， 如果只有一个线程去处理，就会导致窗口卡顿，无法处理用户的相关操作。这种情况下就需要使用多线程，其中一个线程处理窗口事件，其他线程进行逻辑运算，多个线程各司其职，不仅可以提高用户体验还可以提升程序的执行效率。

如果要使用Qt的多线程编程的话，可以看这篇

Qt多线程编程

这篇我重点记录一下C++11中的多线程编程方法

2. std::thread

C++11中加入了头文件，此头文件主要声明了std::thread线程类。C++11的标准类std::thread对线程进行了封装，定义了C++11标准中的一些表示线程的类、用于互斥访问的类与方法等。应用C++11中的std::thread便于多线程程序的移值。

std::thread类成员函数：

(1)、get_id：获取线程ID，返回一个类型为std::id的对象。

(2)、joinable：检查线程是否可被join。检查thread对象是否标识一个活动(active)的可行性线程。缺省构造的thread对象、已经完成join的thread对象、已经detach的thread对象都不是joinable。

(3)、join：调用该函数会阻塞当前线程。阻塞调用者(caller)所在的线程直至被join的std::thread对象标识的线程执行结束。

(4)、detach：将当前线程对象所代表的执行实例与该线程对象分离，使得线程的执行可以单独进行。一旦线程执行完毕，它所分配的资源将会被释放。

(5)、native_handle：该函数返回与std::thread具体实现相关的线程句柄。native_handle_type是连接thread类和操作系统SDK API之间的桥梁，如在Linux g++(libstdc++)里，native_handle_type其实就是pthread里面的pthread_t类型，当thread类的功能不能满足我们的要求的时候(比如改变某个线程的优先级)，可以通过thread类实例的native_handle()返回值作为参数来调用相关的pthread函数达到目录。This member function is only present in class thread if the library implementation supports it. If present, it returns a value used to access implementation-specific information associated to the thread.

(6)、swap：交换两个线程对象所代表的底层句柄。

(7)、operator=：moves the thread object

(8)、hardware_concurrency：静态成员函数，返回当前计算机最大的硬件并发线程数目。基本上可以视为处理器的核心数目。

另外，std::id表示线程ID，定义了在运行时操作系统内唯一能够标识该线程的标识符，同时其值还能指示所标识的线程的状态。Values of this type are returned by thread::get_id and this_thread::get_id to identify threads.

有时候我们需要在线程执行代码里面对当前调用者线程进行操作，针对这种情况，C++11里面专门定义了一个命名空间this_thread，此命名空间也声明在头文件中，其中包括get_id()函数用来获取当前调用者线程的ID；yield()函数可以用来将调用者线程跳出运行状态，重新交给操作系统进行调度，即当前线程放弃执行，操作系统调度另一线程继续执行；sleep_until()函数是将线程休眠至某个指定的时刻(time point),该线程才被重新唤醒；sleep_for()函数是将线程休眠某个指定的时间片(time span)，该线程才被重新唤醒，不过由于线程调度等原因，实际休眠实际可能比sleep_duration所表示的时间片更长。

2.1 创建一个线程

直接使用std::thread 来实例化

#include <iostream>
#include <thread>
#include <stdlib.h> //sleep

using namespace std;

void t1()
{
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        cout << "博客园-进击的汪sir\n";
        sleep(1);
    }
}
void t2()
{
    for (int i = 0; i < 20; ++i)
    {
        cout << "1111111111111\n";
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    thread th1(t1);  //实例化一个线程对象th1，使用函数t1构造，然后该线程就开始执行了（t1()）
    thread th2(t2);

    th1.join(); // 必须将线程join或者detach 等待子线程结束主进程才可以退出
    th2.join(); 

    //or use detach
    //th1.detach();
    //th2.detach();

    cout << "here is main\n\n";

    return 0;
}

2.2 lambda表达式

用lambda表达式来执行多线程非常的方便，适合处理一些比较小的任务

std::thread t3([](int a, double b){cout << a << ' ' << b << endl;}, 3, 4);

3. join与detach的区别

每一个程序至少拥有一个线程，那就是执行main()函数的主线程，而多线程则是出现两个或两个以上的线程并行运行，即主线程和子线程在同一时间段同时运行。而在这个过程中会出现几种情况：

主线程先运行结束

子线程先运行结束

主子线程同时结束

在一些情况下需要在子线程结束后主线程才能结束，而一些情况则不需要等待，但需注意一点，并不是主线程结束了其他子线程就立即停止，其他子线程会进入后台运行

3.1 join()

join()函数是一个等待线程完成函数，主线程需要等待子线程运行结束了才可以结束

#include <iostream>
#include "thread"
using namespace std;
void func()
{
    for(int i = 0; i <3; i++)
    {
        cout << "from func():" << i << endl;
    }
}

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    thread t1(func);
    thread::id t1_id = t1.get_id();
    thread::id this_id = this_thread::get_id();
    t1.join();

    std::cout << "t1_id:" << t1_id << endl;
    std::cout << "this_id: " << this_id <<endl;
    return 0;
}

运行结果

3.2 detach()

称为分离线程函数，使用detach()函数会让线程在后台运行，即说明主线程不会等待子线程运行结束才结束

通常称分离线程为守护线程(daemon threads),UNIX中守护线程是指，没有任何显式的用户接口，并在后台运行的线程。这种线程的特点就是长时间运行；线程的生命周期可能会从某一个应用起始到结束，可能会在后台监视文件系统，还有可能对缓存进行清理，亦或对数据结构进行优化。另一方面，分离线程的另一方面只能确定线程什么时候结束，发后即忘(fire andforget)的任务就使用到线程的这种方式

#include <iostream>
#include "thread"
using namespace std;
void func()
{
    for(int i = 0; i <3; i++)
    {
        cout << "from func():" << i << endl;
    }
}

int main() {
    thread t1(func);
    thread::id t1_id = t1.get_id();
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    thread::id this_id = this_thread::get_id();
    t1.detach();
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    std::cout << "t1_id:" << t1_id << endl;
    std::cout << "this_id: " << this_id <<endl;
    return 0;
}

运行结果

4. 参考

https://blog.csdn.net/sevenjoin/article/details/82187127