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Linux C++ 多线程编程

2023-07-03 04:15:16 深夜i -- --

线程同步互斥锁条件变量线程池并发编程

在现代计算机领域中，多核处理器或多处理器系统已经成为一种常见的硬件设置。为了充分利用这些资源，可以使用多线程编程来将任务分发给不同的CPU核心并进行并行处理。而 Linux C++ 多线程编程提供了一种快速有效的方式来实现这个目的。

C++ 是一种面向对象的编程语言，这意味着多线程编程的实现方式会与其他语言有明显的不同。在C++中，多线程编程最常用的方式是通过 POSIX 标准库中的 pthreads 实现。

Pthreads 是一种用于 POSIX 操作系统的多线程库，它提供了一组函数和数据类型来创建、控制和同步线程。在 Linux C++ 中，可以使用 pthreads 来创建线程，管理线程的生命周期并实现线程之间的同步。

为了创建第一个 pthreads 线程，需要使用 pthread_create() 函数。这个函数需要传入三个参数：一个指向 pthread_t 类型的变量、一个指向 pthread_attr_t 类型的变量和一个指向函数的指针，该函数将在新线程中运行。例如：


#include <pthread.h>
void* thread_function(void* arg)
  // 线程的函数体
int main()
{
  pthread_t my_thread;
  pthread_create(&my_thread, NULL, thread_function, NULL);
  pthread_join(my_thread, NULL);
  return 0;
}

其中，thread_function 是你要在新线程中提供的自己的函数。这个函数的参数类型必须是 void*，参数可以是指向任何类型的指针，但最好是一个结构体，以便将多个参数传递给函数。pthread_t 是一个类型，它用于保存线程的 ID。

线程创建后，可以使用 pthread_join() 函数等待线程完成并释放它所占用的资源。如果没有这个函数，线程运行完毕后，它的资源将一直保留在系统中，这可能会导致资源泄漏的问题。因此，在线程完成后使用 pthread_join() 函数非常重要。

有时候需要在线程之间共享数据或者同步它们的行为。为此，可以使用 pthread_mutex_t 类型的互斥锁来实现互斥访问。使用互斥锁可以确保每个线程对共享资源的访问是唯一的，并且可以避免数据竞争和死锁的问题。

例如，假设使用两个线程对一个共享变量进行操作：


#include <pthread.h>
int counter = 0;
pthread_mutex_t mutex;
void* thread_function(void* arg)
{
  pthread_mutex_lock(&mutex);
  counter++; // 线程对共享变量进行操作
  pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
int main()
{
  pthread_t thread1, thread2;
  pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁
  pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, NULL);
  pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, NULL);
  pthread_join(thread1, NULL); // 等待线程完成
  pthread_join(thread2, NULL);
  pthread_mutex_destroy(&mutex); // 释放互斥锁
  return 0;
}

在这段代码中，两个线程对 counter 变量进行操作。每个线程在执行操作之前必须获取互斥锁，以确保它们互不干扰。使用 pthread_mutex_unlock() 函数解锁互斥锁。

Linux C++ 多线程编程可以帮助提高程序的性能和效率。pthreads 提供了对线程的控制和同步机制，以及一种简单而有效的方式来实现多任务处理和数据共享。尽管线程编程可能比单线程编程更复杂，但它可以大大提高程序的性能，使它们可以快速地完成任务并实现更高级别的任务。

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