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C++队列多线程实现

2023-07-08 11:42:25 深夜i -- --

C++ 队列多线程实现

在C++编程中，队列与多线程的结合实现是非常普遍的。队列是一种数据结构，它可以用来存储和操作多个元素，而多线程则可用于更有效地利用计算机资源。在本文中，我们将讨论如何使用C++编写一个队列，以及如何通过多线程来实现它。

首先，我们需要定义一个队列数据结构。我们可以使用标准模板库（STL）中的queue类来实现一个简单的队列，如下所示：


#include <queue>
using namespace std;
queue<int> myQueue;

在上述代码中，我们创建了一个名为myQueue的队列，它存储整数类型。现在，我们可以使用队列的常用操作来向队列中添加数据、删除数据和访问队列中的元素。例如，以下代码将3添加到队列中：


myQueue.push(3);

而此代码则从队列中删除了至队首始的元素：


myQueue.pop();

另外，我们也可以使用队列的front()函数来访问位列顶端元素。例如，以下代码可以获取队列顶端的元素，并将其存储到一个名为myInt的整数变量中：


int myInt = myQueue.front();

现在，我们已经学会了如何使用C++实现一个简单的队列。接下来，我们需要讨论如何通过多线程来实现它。多线程可以提高我们程序的性能，因为它可以同时执行多个任务。对于队列来说，我们需要实现线程池来处理队列中的任务。其中，线程池是由若干个线程所组成的一组线程，可以用来同时执行多个任务。

以下是一个使用线程池实现队列多线程的示例代码：


#include <iostream>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <condition_variable>
using namespace std;
queue<int> myQueue;
mutex myMutex;
condition_variable myCV;
const int numThreads = 4;
void workerThread() {
  while (true) {
    unique_lock<mutex> lock(myMutex);
    myCV.wait(lock, [] { return !myQueue.empty(); });
    int task = myQueue.front();
    myQueue.pop();
    lock.unlock();
    // 执行任务
    cout << "Thread " << this_thread::get_id() << " processed task " << task << endl;
  }
}
int main() {
  thread workerThreads[numThreads];
  for (int i = 0; i < numThreads; ++i){
    workerThreads[i] = thread(workerThread);
  }
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    unique_lock<mutex> lock(myMutex);
    myQueue.push(i);
    lock.unlock();
    myCV.notify_one();
  }
  
  for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
    workerThreads[i].join();
  }
  return 0;
}

在上述代码中，我们定义了一个名为workerThread的函数，它用于执行队列中的任务。该函数使用了C++11中的线程锁和条件变量，用于保证线程的同步性及安全性。在workerThread函数中，我们使用了unique_lock 来锁住队列，进而实现了对任务队列的线程安全操作。此外，我们还使用了condition_variable实现了线程间的等待通信。

在主函数内，我们使用了4个线程来处理任务。其中每个线程都运行workerThread函数，并且在队列中有任务时才会执行。同时，我们还为队列中添加了10个任务，用于模拟实际的任务队列。最后，我们使用join()函数，等待所有线程执行完毕，并退出程序。

总之，队列与多线程的结合是C++编程中非常重要的领域，它能够使我们的程序更加高效、灵活和安全。通过理解并实现队列和多线程的关系，我们可以更好地应用它们到我们的实际项目中。

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