<thread> 线程库
C++11 引入了对多线程编程的标准支持，主要通过 <thread> 头文件提供。这个头文件定义了 std::thread 类和相关的线程管理功能，使得在 C++ 中编写并发程序变得更加简便。
1. 创建和管理线程
std::thread 类用于创建和管理线程。你可以通过将函数或可调用对象传递给 std::thread 的构造函数来启动线程。
1.1 创建线程
#include <iostream>
#include <thread>
void printHello() {
std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}
int main() {
std::thread t(printHello); // 创建并启动线程
t.join(); // 等待线程完成
return 0;
}
1.2 传递参数
你可以将参数传递给线程函数：
#include <iostream>
#include <thread>
void printNumber(int x) {
std::cout << "Number: " << x << std::endl;
}
int main() {
std::thread t(printNumber, 5); // 传递参数给线程函数
t.join(); // 等待线程完成
return 0;
}
2. 线程同步
在多线程程序中，确保线程之间的安全访问共享资源是至关重要的。<thread> 头文件提供了一些基本的同步工具，例如 std::mutex 和 std::lock_guard。
2.1 使用 std::mutex
std::mutex 是一种互斥锁，能够保护共享资源，防止多个线程同时访问它。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx;
void printNumbers() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
std::cout << i << std::endl;
}
}
int main() {
std::thread t1(printNumbers);
std::thread t2(printNumbers);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
2.2 使用 std::lock_guard
std::lock_guard 是一个 RAII 类型的锁管理工具，它会在构造时锁定互斥量，在析构时自动释放互斥量。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx;
void safePrint(int x) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
std::cout << "Thread: " << x << std::endl;
}
int main() {
std::thread t1(safePrint, 1);
std::thread t2(safePrint, 2);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
3. 线程条件变量
std::condition_variable 是一个线程同步工具，它允许线程等待某个条件发生。与 std::mutex 配合使用，能够实现复杂的线程协调机制。
3.1 使用 std::condition_variable
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
void waitForSignal() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return ready; });
std::cout << "Thread received signal" << std::endl;
}
void sendSignal() {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
ready = true;
}
cv.notify_one();
}
int main() {
std::thread waiter(waitForSignal);
std::thread signaler(sendSignal);
waiter.join();
signaler.join();
return 0;
}
4. 线程的其他功能
4.1 获取线程 ID
你可以使用 std::this_thread::get_id() 获取当前线程的 ID，并使用 std::thread::get_id() 获取线程对象的 ID。
#include <iostream>
#include <thread>
void printThreadId() {
std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}
int main() {
std::thread t(printThreadId);
t.join();
return 0;
}
4.2 线程的 detach 和 join 方法
std::thread::detach() 方法将线程与主线程分离，使其在后台运行，不再需要等待其完成。std::thread::join() 方法则用于等待线程完成。
#include <iostream>
#include <thread>
void backgroundTask() {
std::cout << "Background task running" << std::endl;
}
int main() {
std::thread t(backgroundTask);
t.detach(); // 分离线程，使其在后台运行
// 主线程可以继续执行其他任务
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 等待一段时间以确保后台线程有时间执行
return 0;
}
5. 总结
C++ 的 <thread> 库为多线程编程提供了基本工具，包括创建和管理线程、线程同步、线程条件变量等。通过正确使用这些工具，可以有效地编写并发程序并确保线程安全。