zencart 网站,wordpress单页主题汉化,花生棒 做网站,平定住房建设局网站C std 多线程教程 理解多线程的概念
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多线程是一种并发编程技术它允许程序同时运行多个任务。每个线程共享同一进程的资源如内存但拥有独立的执行路径。多线程编程在现代 C 中变得更加便捷和安全标准库提供了强大的多线程支持包括线程创建、同步和管理。
多线程的优点
提高性能充分利用多核 CPU 的并行计算能力。异步操作后台任务如文件处理、网络通信可以在不阻塞主线程的情况下运行。简化复杂任务将复杂任务分解为多个线程独立处理。
C 提供的多线程支持
C11 开始标准库新增了 thread 模块用于线程管理并提供同步机制如互斥锁、条件变量。 1. C 多线程基础
1.1 创建线程
通过 std::thread 创建线程。线程可以执行
函数。Lambda 表达式。成员函数。
示例
#include iostream
#include threadvoid printMessage() {std::cout Hello from thread! std::endl;
}int main() {std::thread t(printMessage); // 创建线程 tt.join(); // 等待线程 t 执行完毕return 0;
}1.2 线程的生命周期
创建通过 std::thread 创建新线程。加入 join()主线程等待子线程完成。detach()分离线程子线程独立运行。 结束线程完成任务或被终止。
示例detach 和 join
#include iostream
#include threadvoid detachedThread() {std::cout Detached thread running... std::endl;
}void joinedThread() {std::cout Joined thread running... std::endl;
}int main() {std::thread t1(detachedThread);t1.detach(); // 分离线程主线程不再管理它std::thread t2(joinedThread);t2.join(); // 主线程等待 t2 完成std::cout Main thread finished. std::endl;return 0;
}1.3 Lambda 表达式作为线程函数
示例
#include iostream
#include threadint main() {std::thread t([] {std::cout Hello from Lambda! std::endl;});t.join();return 0;
}1.4 传递参数到线程
通过 std::thread 构造函数将参数传递给线程函数。
示例
#include iostream
#include threadvoid printNumbers(int n, const std::string message) {for (int i 0; i n; i) {std::cout message i std::endl;}
}int main() {std::thread t(printNumbers, 5, Count); // 传递参数 5 和 Countt.join();return 0;
}2. 线程同步
多线程共享资源时可能会导致数据竞争race condition。C 提供了多种同步机制来解决这些问题。 2.1 互斥锁std::mutex
示例保护共享资源
#include iostream
#include thread
#include mutexstd::mutex mtx; // 定义一个互斥锁
int counter 0;void increment() {for (int i 0; i 100; i) {std::lock_guardstd::mutex lock(mtx); // 自动加锁和解锁counter;}
}int main() {std::thread t1(increment);std::thread t2(increment);t1.join();t2.join();std::cout Final counter value: counter std::endl;return 0;
}2.2 条件变量std::condition_variable
条件变量用于线程间通信和同步。
示例生产者-消费者模型
#include iostream
#include thread
#include mutex
#include condition_variable
#include queuestd::queueint q;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;void producer() {for (int i 0; i 10; i) {std::unique_lockstd::mutex lock(mtx);q.push(i);std::cout Produced: i std::endl;cv.notify_one(); // 通知消费者}
}void consumer() {for (int i 0; i 10; i) {std::unique_lockstd::mutex lock(mtx);cv.wait(lock, [] { return !q.empty(); }); // 等待队列非空int item q.front();q.pop();std::cout Consumed: item std::endl;}
}int main() {std::thread t1(producer);std::thread t2(consumer);t1.join();t2.join();return 0;
}3. 多线程的Linux Demo
以下示例演示了如何在 Linux 环境下编写一个多线程程序该程序计算数组的部分和并最终输出总和。
完整代码
#include iostream
#include thread
#include vector
#include numeric
#include functionalvoid partialSum(const std::vectorint data, int start, int end, int result) {result std::accumulate(data.begin() start, data.begin() end, 0);std::cout Partial sum [ start , end ) result std::endl;
}int main() {const int size 100;std::vectorint data(size);std::iota(data.begin(), data.end(), 1); // 初始化数组 [1, 2, ..., 100]int numThreads 4;int blockSize size / numThreads;std::vectorstd::thread threads;std::vectorint results(numThreads);// 启动线程for (int i 0; i numThreads; i) {int start i * blockSize;int end (i numThreads - 1) ? size : start blockSize;threads.emplace_back(partialSum, std::cref(data), start, end, std::ref(results[i]));}// 等待线程完成for (auto t : threads) {t.join();}// 计算总和int totalSum std::accumulate(results.begin(), results.end(), 0);std::cout Total sum: totalSum std::endl;return 0;
}运行示例
在 Linux 环境中编译和运行
g -stdc11 -pthread -o multithreading_demo multithreading_demo.cpp
./multithreading_demo结果示例
Partial sum [0, 25) 325
Partial sum [25, 50) 950
Partial sum [50, 75) 1575
Partial sum [75, 100) 2200
Total sum: 5050学习建议
理解线程的生命周期掌握线程的创建、管理和结束。同步机制熟悉 std::mutex 和 std::condition_variable 的使用。多线程调试在 Linux 中使用工具如 gdb调试多线程程序。
通过这些内容你可以编写高效的 C 多线程程序并在实际项目中灵活运用
