C++是计算机科学领域中非常重要的一门编程语言，它支持多线程编程，这使得它在编写高性能、并发的程序时非常有用。然而，多线程编程往往比单线程编程更复杂和困难，需要更多的注意事项和技能。在本篇文章中，我们将介绍C++多线程编程的基本知识和技巧。

1. 多线程基础

多线程是指程序可以同时执行多个任务。在C++中，可以使用std::thread类创建一个新线程。如下所示，创建一个新线程并执行一个函数：

#include <iostream>
#include <thread>
void hello() {
 std::cout << "Hello Concurrent World\n";
}
int main() {
 std::thread t(hello);
 t.join(); // 等待t线程执行完毕
}

在这个例子中，我们创建了一个新的线程t，它执行hello函数。通过调用t.join()函数，主线程将等待直到t线程执行完毕。

2. 互斥锁

多线程执行时，会出现多个线程同时访问同一个变量的情况。如果多个线程对同一个变量执行写操作，那么结果可能是不确定的。为了解决这个问题，可以使用互斥锁来同步线程的访问。

互斥锁是同步多线程访问共享变量的机制。在C++中，可以使用std::mutex类来实现互斥锁。如下所示，访问共享变量时，先使用锁来保证线程安全：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx; // 定义一个互斥锁
void print_block(int n, char c) {
  mtx.lock(); // 占用互斥锁
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    std::cout << c;
  
  std::cout << std::endl;
  mtx.unlock(); // 释放互斥锁
}
int main() {
  std::thread t1(print_block, 10, '*');
  std::thread t2(print_block, 10, '#');
  t1.join();
  t2.join();
  return 0;
}

在这个例子中，我们使用了互斥锁来保证线程安全。在print_block函数中，首先使用mtx.lock()锁住互斥锁，以保证同时只有一个线程可以访问共享变量。当打印操作完成后，使用mtx.unlock()释放互斥锁，以便其他线程可以访问共享变量。

3. 条件变量

条件变量可以用来解决多个线程协作的问题。当一个线程需要等待某个条件成立时，它可以使用条件变量来挂起自己，并等待另一个线程通知它条件已经成立。在C++中，可以使用std::condition_variable类来实现条件变量。

如下所示，使用条件变量来进行线程间协作：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex mtx; // 定义互斥锁
std::condition_variable cv; // 定义条件变量
bool ready = false; // 全局标记，表示条件是否成立
void worker() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 占用互斥锁
  cv.wait(lock, [] return ready; ); // 等待条件成立
  std::cout << "Worker running\n";
}
void notifier() {
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  ready = true; // 设置条件成立
  cv.notify_one(); // 通知等待的线程
}
int main() {
  std::thread t1(worker);
  std::thread t2(notifier);
  t1.join();
  t2.join();
  return 0;
}

在这个例子中，我们创建了一个线程worker，它需要等待一个条件ready成立后才能执行任务。notifier线程在等待1秒后将ready标记为true，并且使用cv.notify_one()来通知worker线程已经准备好了。

4. 避免死锁

在多线程编程中，死锁是一个经常遇到的问题。死锁指的是两个或多个线程互相持有对方需要的资源而阻塞。为了避免死锁，可以避免使用多个互斥锁，或者总是以相同的顺序获取锁。

如下所示，演示了死锁的情况：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx1, mtx2;
void foo1() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock1(mtx1);
  std::cout << "foo1 lock mtx1\n";
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  std::unique_lock<std::mutex> lock2(mtx2);
  std::cout << "foo1 lock mtx2\n";
}
void foo2() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock2(mtx2);
  std::cout << "foo2 lock mtx2\n";
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  std::unique_lock<std::mutex> lock1(mtx1);
  std::cout << "foo2 lock mtx1\n";
}
int main() {
  std::thread t1(foo1);
  std::thread t2(foo2);
  t1.join();
  t2.join();
  return 0;
}

在这个例子中，foo1线程首先获取mtx1互斥锁，然后睡眠1秒钟，等待foo2线程获取mtx2互斥锁。foo2线程也会在运行到一半时睡眠1秒钟，等待foo1线程获取mtx1互斥锁。这两个线程因此陷入了死锁状态，无法继续执行。

5. 总结

本篇文章介绍了C++多线程编程的基础知识和技巧。多线程编程可以提高程序的并发性和性能，但也会带来很多问题，如竞态条件和死锁。为了避免这些问题，需要仔细考虑线程安全性，并使用互斥锁和条件变量等工具来保证线程安全和线程间通讯。在实践中，建议使用std::thread、std::mutex和std::condition_variable等标准库组件来编写多线程程序。

相似文章
• C++多线程示例
  C++是一种流行的编程语言，它提供了多线程编程的支持，可以帮助开发人员实现并发执行的程序。在本文中，我们将介绍一个简单的C++多线程示例，展示如何使用C++编写并发程序。
  
  
• "What does it mean to write a Java multi-threading code?"
  Java
  
  

友情链接
• 网站定制开发
• 帮你发
• 小蓄群站获客
• 雅圣洁家政