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使用C++11线程实现消息传递
2023-07-07 22:55:09 深夜i     --     --
C++11 线程 消息传递 多线程编程 异步消息处理

C++11是一种流行的编程语言,它具有强大的功能和灵活的语法。其中一个重要的功能是多线程编程,它可以帮助我们更高效地利用计算机资源并实现并发操作。在本文中,我们将讨论如何使用C++11线程实现消息传递。

消息传递是一种常见的编程模式,用于在多线程环境下传递数据和指令。在一个消息传递系统中,不同的线程可以将消息传递给其他线程,以便协同工作。在C++11中,我们可以使用线程库中的多个组件来实现消息传递。

C++11线程库包含了一些重要的类和函数,例如std::thread、std::mutex和std::condition_variable。我们可以使用这些组件来编写一个简单的消息传递系统。

首先,我们定义一个消息类,它可以保存任何类型的数据,并且有一个用于获取消息数据的方法,例如:


template<typename T>

class Message {

public:

  Message(T data) : mData(data) {}

  T getData() const return mData;

private:

  T mData;

};

接下来,我们定义一个消息队列类,它可以管理消息的发送和接收。我们可以使用std::deque容器实现这个队列。


template<typename T>

class MessageQueue {

public:

  void push(const T& data) {

    std::unique_lock<std::mutex> lock(mMutex);

    mQueue.push_back(data);

    mCondition.notify_one();

  }

  T pop() {

    std::unique_lock<std::mutex> lock(mMutex);

    while (mQueue.empty()) {

      mCondition.wait(lock);

    }

    T data = mQueue.front();

    mQueue.pop_front();

    return data;

  }

private:

  std::mutex mMutex;

  std::condition_variable mCondition;

  std::deque<T> mQueue;

};

在这个消息队列类中,我们使用std::mutex来同步访问共享资源,使用std::condition_variable来协调线程间的通信。在push方法中,我们将消息添加到队列末尾,并通知等待的线程;在pop方法中,我们等待队列非空,然后从队列头部取出消息并返回。

现在,我们可以创建多个线程,让它们之间传递消息。例如,我们可以创建3个线程,分别生成、处理和消费消息:


template<typename T>

void produce(MessageQueue<T>& queue) {

  for (int i = 0; i < 10; i++) {

    Message<T> message(i);

    queue.push(message);

  }

}

template<typename T>

void consume(MessageQueue<T>& queue) {

  for (int i = 0; i < 10; i++) {

    Message<T> message = queue.pop();

    std::cout << "Received: " << message.getData() << std::endl;

  }

}

template<typename T>

void process(MessageQueue<T>& inputQueue, MessageQueue<T>& outputQueue) {

  for (int i = 0; i < 10; i++) {

    Message<T> inputMessage = inputQueue.pop();

    T data = inputMessage.getData() + 1;

    Message<T> outputMessage(data);

    outputQueue.push(outputMessage);

  }

}

int main() {

  MessageQueue<int> queue1, queue2;

  std::thread producer(produce<int>, std::ref(queue1));

  std::thread processor(process<int>, std::ref(queue1), std::ref(queue2));

  std::thread consumer(consume<int>, std::ref(queue2));

  producer.join();

  processor.join();

  consumer.join();

  return 0;

}

在这个例子中,我们首先创建了一个整数类型的消息队列queue1和queue2。然后,我们创建了3个线程producer、processor和consumer,它们分别用于生产、处理和消费消息。在producer线程中,我们往queue1中发送了10个消息;在processor线程中,我们从queue1中接收消息,把接收到的消息加1后再发送到queue2中;在consumer线程中,我们从queue2中接收消息并输出。

最后,我们使用std::thread类中的join函数等待所有线程结束,并返回0表示程序正常退出。

总之,C++11线程库提供了丰富的多线程编程工具,它可以帮助我们实现高效的消息传递系统。在编写多线程程序时,我们应该充分利用这些工具,以确保程序的正确性和性能。

  
  

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