如何在 C++ 中实现多线程？ - 一份面试指南 |21xrx.com

如何在 C++ 中实现多线程？ - 一份面试指南

2023-06-27 08:26:41 深夜i -- --

C++ 多线程实现面试指南

在现代计算机中，多线程是一种非常重要的编程方式。多线程可以使程序同时执行多个任务，从而提高程序性能。在 C++ 中，实现多线程并不难，但需要对线程的概念和基本操作有一定的了解。

在 C++ 中，使用 std::thread 类可以创建线程。首先需要包含头文件，然后通过调用构造函数创建一个新线程对象。以下是一个简单的示例：


#include <thread>
#include <iostream>
void print_message(std::string message)
  std::cout << "Thread 1: " << message << std::endl;
int main() {
  std::string message = "Hello, World!";
  std::thread t(print_message, message);
  t.join();
  return 0;
}

这个程序创建了一个新线程，并将打印一条消息的函数 print_message 作为线程的执行体。创建线程的时候传递了一个参数 message，代表要打印的消息。在主线程中，首先定义了要打印的消息，然后通过 std::thread 类创建了一个新线程对象 t，并将 print_message 函数和消息作为参数传递给了它。最后调用 t.join() 阻塞主线程并等待子线程执行完毕。

需要注意的是，在创建新线程对象时，需要传递一个函数作为参数，这个函数就是线程的执行体。线程执行体必须是一个可调用的对象，包括函数指针、函数对象、Lambda 表达式等。此外，在传递参数时需要使用 std::ref() 或 std::cref() 函数将参数包装为引用或常量引用，否则线程创建时将可能出现编译器错误。

在 C++ 中，也可以使用互斥锁和条件变量来实现线程同步。互斥锁可以保证同一时间只有一个线程访问共享资源，避免多个线程同时修改同一变量等情况出现。条件变量可以用来实现线程的等待和唤醒操作，以防止资源浪费和死锁出现。

以下是一个互斥锁的示例：


#include <thread>
#include <mutex>
#include <iostream>
std::mutex mtx;
void increment_count(int& count) {
  mtx.lock();
  count++;
  mtx.unlock();
}
int main() {
  int count = 0;
  std::thread t1(increment_count, std::ref(count));
  std::thread t2(increment_count, std::ref(count));
  t1.join();
  t2.join();
  std::cout << "Count: " << count << std::endl;
  return 0;
}

这个程序创建了两个线程，都将调用 increment_count 函数来对一个计数器进行自增操作。因为自增操作是一个共享资源，所以需要使用互斥锁来保证同一时间只有一个线程能够进行操作。在 increment_count 函数中，首先调用 mtx.lock() 函数获得互斥锁，然后执行自增操作，最后调用 mtx.unlock() 函数释放互斥锁。在主线程中，创建了两个线程并分别启动，等待子线程执行完毕后打印计数器的值。

多线程编程中还有一些问题需要注意，比如线程的创建和销毁可能会导致程序的性能下降；多个线程同时访问同一共享变量可能会出现竞争条件等。在进行多线程编程时，需要仔细考虑这些问题并根据具体情况选择合适的解决方案。

总的来说，在 C++ 中实现多线程并不难，通过 std::thread 类和互斥锁、条件变量等同步机制，可以实现线程的创建、同步和通信等操作。但是，需要对多线程编程的一些概念和基本操作有一定的了解，并注意线程安全和性能问题。掌握这些知识，将有助于在面试中展现更好的表现。

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