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C++线程类的组合实现

2023-07-02 05:36:10 深夜i -- --

C++ 线程类组合实现

线程是现代软件中的重要组成部分，能够有效地提高程序的并发执行效率。在C++中，线程类提供了一种方便地创建和控制线程的方式。然而，单一的线程类往往不能满足程序中多样的需求，因此可以通过组合不同的线程类来实现更加灵活和功能丰富的线程机制。

C++中的线程类主要有三种：std::thread、std::async、std::future。这三个类分别提供了线程的基本操作、异步操作、异步操作的结果获取等功能。我们可以通过组合它们来实现更加复杂的线程控制。

例如，如果我们需要一个线程在后台运行，定时检查某个条件并执行一些操作，那么可以使用std::thread来创建一个后台线程，利用其joinable和detach方法控制线程的生命周期；同时使用std::chrono头文件中提供的系统时钟来获取时间信息，实现定时检查。代码如下：


#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
void timed_operation() {
  while (true) {
    // 检查条件
    if (condition_met) {
      // 执行操作
      operation();
    }
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  }
}
int main() {
  std::thread t(timed_operation);
  t.detach(); // 外部不需要对线程进行控制
  // ...
}

如果我们需要对异步操作进行更加细粒度的控制，例如取消正在执行的操作，可以使用std::promise和std::future来配合使用。std::promise用于从一个线程中异步传递一个值或异常，std::future可以阻塞等待这个值的到来。代码如下：


#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
void async_operation(std::promise<int>& result, std::promise<bool>& cancel) {
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (cancel.get_future().wait_for(std::chrono::milliseconds(100)) == std::future_status::ready)
      // 收到取消信号
    // 执行操作
    operation();
  }
  // 返回结果
  result.set_value(42);
}
int main() {
  std::promise<int> result;
  std::promise<bool> cancel;
  std::future<int> f = result.get_future();
  std::future<bool> cancel_f = cancel.get_future();
  std::thread t(async_operation, std::ref(result), std::ref(cancel));
  // 等待一段时间后取消操作
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
  cancel.set_value(true);
  if (f.wait_for(std::chrono::milliseconds(100)) == std::future_status::ready) {
    std::cout << "async operation result: " << f.get() << std::endl;
  } else
    std::cout << "async operation cancelled" << std::endl;
  
  t.join();
  // ...
}

当然，根据程序的实际需求和业务逻辑，组合线程类也可能带来一些额外的复杂性，例如不同线程之间的共享资源访问等问题。因此，在使用组合线程类时，需要根据场景和需求进行具体的设计和优化，以实现更好的效果。

总之，C++中的线程类提供了丰富的线程控制功能，而通过合理地组合不同的线程类，我们可以创建出更加灵活和丰富的线程机制。

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