c++11新特性多线程操作实战

c++11多线程操作

线程

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创建失败，因为thread的拷贝构造和赋值运算符重载的原型是：

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

被禁用了，但是t5, t6线程是创建成功的。std::move把t1转换为右值，调用的是函数原型为thread& operator=(thread&& _Other) noexcept和thread(thread&& _Other) noexcept。

当线程对象t1被移动拷贝和移动赋值给t5和t6的时候，t1就失去了线程控制权，也就是一个线程只能同时被一个线程对象所控制。最直观的是t1.joinable()返回值为false,joinable()函数后面介绍。

使用类成员函数作为线程参数：

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

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

关键点是要创建一个类对象，并作为第二个参数传入thread（）线程的构造函数中去。

管理当前线程的函数

yield

此函数的准确性为依赖于实现，特别是使用中的 OS 调度器机制和系统状态。例如，先进先出实时调度器（ Linux 的 SCHED_FIFO ）将悬挂当前线程并将它放到准备运行的同优先级线程的队列尾（而若无其他线程在同优先级，则 yield 无效果）。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
 
// 建议其他线程运行一小段时间的“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

这个函数不用过多介绍了，就是用来获取当前线程id的，用来标识线程的身份。

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

sleep_for

位于this_thread命名空间下，msvc下支持两种时间参数。

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

sleep_untile

参数构建起来挺麻烦的，一般场景下要求线程睡眠的就用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

对于互斥量看到一个很好的比喻：

单位上有一台打印机（共享数据a），你要用打印机（线程1要操作数据a），同事老王也要用打印机(线程2也要操作数据a)，但是打印机同一时间只能给一个人用，此时，规定不管是谁，在用打印机之前都要向领导申请许可证（lock），用完后再向领导归还许可证(unlock)，许可证总共只有一个,没有许可证的人就等着在用打印机的同事用完后才能申请许可证(阻塞，线程1lock互斥量后其他线程就无法lock,只能等线程1unlock后，其他线程才能lock)，那么，这个许可证就是互斥量。互斥量保证了使用打印机这一过程不被打断。

代码示例：

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()表示主线程等待子线程结束再继续执行，如果我们的期望是打印循环自增之后的gNum的值，那t1.join()就放在t2创建之前调用。因为t2的创建就标志着t2线程创建好然后开始执行了。

通常mutex不单独使用，因为lock和unlock必须配套使用，如果忘记unlock很可能造成死锁，即使unlock写了，但是如果在执行之前程序捕获到异常，也还是一样会死锁。如何解决使用mutex造成的死锁问题呢？下面介绍unique_gard和lock_guard的时候详细说明。

timed_mutex
提供互斥设施，实现有时限锁定

recursive_mutex
提供能被同一线程递归锁定的互斥设施

recursive_timed_mutex
提供能被同一线程递归锁定的互斥设施，并实现有时限锁定

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相当于利用RAII机制（“资源获取就是初始化”）把mutex封装了一下，在构造中lock，在析构中unlock。避免了中间过程出现异常导致的mutex不能够正常unlock.

• scoped_lock(c++17)
• unique_lock
• defer_lock_t
• try_to_lock_t
• adopt_lock_t
• defer_lock
• try_to_lock
• adopt_lock

通用锁算法

• try_lock
• lock

单次调用

• once_flag
• call_once

条件变量

• condition_variable
• condition_variable_any
• notify_all_at_thread_exit
• cv_status

Future

• promise
• packaged_task
• future
• shared_future
• async
• launch
• future_status
• Future错误
  • future_error
  • future_category
  • future_errc
    

到此这篇关于c++11新特性多线程操作实战的文章就介绍到这了,更多相关c++11 多线程操作内容请搜索自由互联以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自由互联！