c++11新特性多線程操作實(shí)戰(zhàn)

更新時(shí)間：2020年09月27日 10:54:31 作者：鬼谷子com

這篇文章主要介紹了c++11新特性多線程操作實(shí)戰(zhàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

c++11多線程操作

線程

thread

int main()
{
  thread t1(Test1);
  t1.join();
  thread t2(Test2);
  t2.join();
  thread t3 = t1;
  thread t4(t1);
  thread t5 = std::move(t1);
  thread t6(std::move(t1));
  return 0;
}

t3,t4創(chuàng)建失敗，因?yàn)閠hread的拷貝構(gòu)造和賦值運(yùn)算符重載的原型是：

thread(const thread&) = delete;
thread& operator=(const thread&) = delete;

被禁用了，但是t5, t6線程是創(chuàng)建成功的。std::move把t1轉(zhuǎn)換為右值，調(diào)用的是函數(shù)原型為thread& operator=(thread&& _Other) noexcept和thread(thread&& _Other) noexcept。

當(dāng)線程對(duì)象t1被移動(dòng)拷貝和移動(dòng)賦值給t5和t6的時(shí)候，t1就失去了線程控制權(quán)，也就是一個(gè)線程只能同時(shí)被一個(gè)線程對(duì)象所控制。最直觀的是t1.joinable()返回值為false,joinable()函數(shù)后面介紹。

使用類成員函數(shù)作為線程參數(shù)：

class Task
{
public:
  Task(){}
  void Task1() {}
  void Task2() {}
private:
};

int main()
{
  Task task;
  thread t3(&Task::Task1, &task);
  t3.join();
  return 0;
}

關(guān)鍵點(diǎn)是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)類對(duì)象，并作為第二個(gè)參數(shù)傳入thread（）線程的構(gòu)造函數(shù)中去。

管理當(dāng)前線程的函數(shù)

yield

此函數(shù)的準(zhǔn)確性為依賴于實(shí)現(xiàn)，特別是使用中的 OS 調(diào)度器機(jī)制和系統(tǒng)狀態(tài)。例如，先進(jìn)先出實(shí)時(shí)調(diào)度器（ Linux 的 SCHED_FIFO ）將懸掛當(dāng)前線程并將它放到準(zhǔn)備運(yùn)行的同優(yōu)先級(jí)線程的隊(duì)列尾（而若無其他線程在同優(yōu)先級(jí)，則 yield 無效果）。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
 
// 建議其他線程運(yùn)行一小段時(shí)間的“忙睡眠”
void little_sleep(std::chrono::microseconds us)
{
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto end = start + us;
  do {
    std::this_thread::yield();
  } while (std::chrono::high_resolution_clock::now() < end);
}
 
int main()
{
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 
  little_sleep(std::chrono::microseconds(100));
 
  auto elapsed = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
  std::cout << "waited for "
       << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(elapsed).count()
       << " microseconds\n";
}

get_id

這個(gè)函數(shù)不用過多介紹了，就是用來獲取當(dāng)前線程id的，用來標(biāo)識(shí)線程的身份。

std::thread::id this_id = std::this_thread::get_id();

sleep_for

位于this_thread命名空間下，msvc下支持兩種時(shí)間參數(shù)。

std::this_thread::sleep_for(2s);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

sleep_untile

參數(shù)構(gòu)建起來挺麻煩的，一般場景下要求線程睡眠的就用sleep_for就行了

using std::chrono::system_clock;
time_t tt = system_clock::to_time_t(system_clock::now());
struct std::tm *ptm = localtime(&tt);
 std::this_thread::sleep_until(system_clock::from_time_t(mktime(ptm)));

互斥

mutex

對(duì)于互斥量看到一個(gè)很好的比喻：

單位上有一臺(tái)打印機(jī)（共享數(shù)據(jù)a），你要用打印機(jī)（線程1要操作數(shù)據(jù)a），同事老王也要用打印機(jī)(線程2也要操作數(shù)據(jù)a)，但是打印機(jī)同一時(shí)間只能給一個(gè)人用，此時(shí)，規(guī)定不管是誰，在用打印機(jī)之前都要向領(lǐng)導(dǎo)申請(qǐng)?jiān)S可證（lock），用完后再向領(lǐng)導(dǎo)歸還許可證(unlock)，許可證總共只有一個(gè),沒有許可證的人就等著在用打印機(jī)的同事用完后才能申請(qǐng)?jiān)S可證(阻塞，線程1lock互斥量后其他線程就無法lock,只能等線程1unlock后，其他線程才能lock)，那么，這個(gè)許可證就是互斥量?；コ饬勘ＷC了使用打印機(jī)這一過程不被打斷。

代碼示例：

mutex mtx;

int gNum = 0;
void Test1()
{
  mtx.lock();
  for(int n = 0; n < 5; ++n)
    gNum++;
  mtx.unlock();
}

void Test2()
{
  std::cout << "gNum = " << gNum << std::endl;
}

int main()
{
  thread t1(Test1);
  t1.join();
  thread t2(Test2);
  t2.join();
  return 0;
}

join()表示主線程等待子線程結(jié)束再繼續(xù)執(zhí)行，如果我們的期望是打印循環(huán)自增之后的gNum的值，那t1.join()就放在t2創(chuàng)建之前調(diào)用。因?yàn)閠2的創(chuàng)建就標(biāo)志著t2線程創(chuàng)建好然后開始執(zhí)行了。

通常mutex不單獨(dú)使用，因?yàn)閘ock和unlock必須配套使用，如果忘記unlock很可能造成死鎖，即使unlock寫了，但是如果在執(zhí)行之前程序捕獲到異常，也還是一樣會(huì)死鎖。如何解決使用mutex造成的死鎖問題呢？下面介紹unique_gard和lock_guard的時(shí)候詳細(xì)說明。

timed_mutex
提供互斥設(shè)施，實(shí)現(xiàn)有時(shí)限鎖定

recursive_mutex
提供能被同一線程遞歸鎖定的互斥設(shè)施

recursive_timed_mutex
提供能被同一線程遞歸鎖定的互斥設(shè)施，并實(shí)現(xiàn)有時(shí)限鎖定

通用互斥管理

lock_guard

void Test1()
{
  std::lock_guard<std::mutex> lg(mtx);
  for(int n = 0; n < 5; ++n)
  {
    gNum++;
    std::cout << "gNum = " << gNum << std::endl;
  }
}
int main()
{
  thread t1(Test1);
  thread t2(Test1);
  t1.join();
  t2.join();
  return 0;
}

lock_guard相當(dāng)于利用RAII機(jī)制（“資源獲取就是初始化”）把mutex封裝了一下，在構(gòu)造中l(wèi)ock，在析構(gòu)中unlock。避免了中間過程出現(xiàn)異常導(dǎo)致的mutex不能夠正常unlock.