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如何在C++中让主线程访问子线程的变量？

2023-07-07 03:04:48 深夜i -- --

C++ 主线程子线程变量访问

在C++编程中，线程常常被用来处理多任务、异步操作等复杂业务逻辑。而在多线程编程中，主线程需要访问子线程中的变量，这就需要用到线程间同步机制。本文将介绍如何在C++中让主线程访问子线程的变量。

一、使用互斥锁

互斥锁是最常用的保护共享资源的方式。所谓互斥，就是一次只能有一个线程进入临界区（代码段）。当一个线程进入临界区时，它需要先获取锁。如果锁被其他线程占用，它将等待锁被释放。互斥锁可以防止多个线程同时修改共享变量，从而保证数据的一致性。

下面是一个使用互斥锁的示例代码：


#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex my_mutex;
void child_thread(int& global_var)
{
  my_mutex.lock();
  global_var = 1;
  my_mutex.unlock();
}
int main()
{
  int global_var = 0;
  std::thread t(child_thread, std::ref(global_var));
  t.join();
  my_mutex.lock();
  std::cout << "global_var = " << global_var << std::endl;
  my_mutex.unlock();
  return 0;
}

上述代码创建了一个子线程t，调用child_thread函数修改共享变量global_var。在主线程中，我们可以使用互斥锁保护global_var变量，防止发生竞争条件。在主线程中，我们需要使用std::ref将global_var传递给子线程，保证修改的是同一个变量。

二、使用条件变量

条件变量是一种线程间通信机制，可以让一个线程等待另一个线程的通知。条件变量的典型用法是：一个线程等待某个变量的值发生改变，另一个线程改变了这个变量的值，并通知等待线程，从而触发后续的处理。

下面是一个使用条件变量的示例代码：


#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::mutex my_mutex;
std::condition_variable cv;
void child_thread(int& global_var)
{
  std::unique_lock<std::mutex> my_lock(my_mutex);
  global_var = 1;
  cv.notify_one();
}
int main()
{
  int global_var = 0;
  std::thread t(child_thread, std::ref(global_var));
  {
    std::unique_lock<std::mutex> my_lock(my_mutex);
    cv.wait(my_lock, [&global_var]() return global_var == 1; );
  }
  t.join();
  std::cout << "global_var = " << global_var << std::endl;
  return 0;
}

上述代码使用条件变量cv和互斥锁my_mutex来保护共享变量global_var，其中cv用于通知等待线程。在子线程中，我们先获取互斥锁my_mutex，改变共享变量global_var的值，然后使用cv.notify_one()函数通知等待线程。在主线程中，我们使用std::unique_lock获取互斥锁my_mutex，然后调用cv.wait进入等待状态，直到global_var变量的值发生改变。当子线程修改完global_var变量后，cv.notify_one()会通知等待线程，从而执行后续处理。

三、使用原子变量

原子变量是一种特殊的变量类型，可以保证对该变量的操作是原子性的，即一次性完成。在多线程编程中，如果多个线程同时访问一个变量，并且对该变量进行修改操作，就有可能发生竞争条件。而原子变量可以保证实现线程安全的访问、读写操作，从而避免竞争条件的发生。

下面是一个使用原子变量的示例代码：


#include <thread>
#include <atomic>
std::atomic<int> global_var(0);
void child_thread()
  global_var = 1;
int main()
{
  std::thread t(child_thread);
  t.join();
  std::cout << "global_var = " << global_var << std::endl;
  return 0;
}

上述代码使用std::atomic 来定义原子变量global_var，可以保证对global_var变量的访问是原子的。在子线程中，我们直接修改global_var变量的值即可。在主线程中，我们可以直接访问global_var变量，无需使用锁或条件变量来保护它。

总结

本文介绍了在C++编程中如何让主线程访问子线程的变量。我们可以使用互斥锁、条件变量或原子变量来保护共享变量，避免发生竞争条件，并实现线程安全的访问、读写操作。在实际应用中，我们应根据具体的业务逻辑和数据结构，选择最适合的线程同步机制，保证代码的正确性、可靠性和高效性。

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