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C++如何实现多线程

2023-07-09 00:15:08 深夜i -- --

C++ 多线程实现

C++是一种高级编程语言，它具有很多强大的功能。其中之一就是能够实现多线程，这为编写高效且功能强大的程序提供了便利。

在C++中，要实现多线程需要使用线程库。有很多线程库可供选择，其中比较流行的有 POSIX线程库和Windows API线程库。这些库提供了一些函数和数据结构，可以用来创建、控制线程。

首先，通过线程库创建线程，可以使用函数pthread_create()。这个函数需要4个参数：指向线程标识符的指针、线程属性、执行线程的函数指针和该函数的参数。例如，假设有一个函数func，可以创建一个新线程来执行它：


#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
void *func(void *arg) {
  printf("Thread executed.\n");
  pthread_exit(NULL);
}
int main() {
  pthread_t t;
  pthread_create(&t, NULL, func, NULL);
  pthread_join(t, NULL);
  return 0;
}

在上面的代码中，我们通过调用pthread_create()创建了一个线程，并将其传递给func函数执行。pthread_join()函数用于等待线程执行完毕后，才能继续执行主线程。

其次，要控制线程的行为，需要使用mutex和condition variable（条件变量）。Mutex用于保护共享资源的访问，并确保只有一个线程在任何时候都能够访问共享资源。Condition variable用于在线程之间进行同步，并确保每个线程都能够满足它需要的条件。例如，如果多个线程需要在某个条件满足之前等待，则可以使用条件变量。

以下是如何使用mutex和条件变量的示例代码：


#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int count;
void *inc_thread(void *arg) {
  while (1) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    count++;
    printf("Inc: %d\n", count);
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
  }
}
void *dec_thread(void *arg) {
  while (1) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (count == 0) {
      pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    }
    count--;
    printf("Dec: %d\n", count);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
  }
}
int main() {
  pthread_t inc, dec;
  pthread_create(&inc, NULL, inc_thread, NULL);
  pthread_create(&dec, NULL, dec_thread, NULL);
  pthread_join(inc, NULL);
  pthread_join(dec, NULL);
  return 0;
}

在上面的示例代码中，我们创建了两个线程inc_thread和dec_thread。线程inc_thread用于增加计数器的值，线程dec_thread用于减少计数器的值。在线程dec_thread中，如果计数器为0，则通过调用pthread_cond_wait()函数来等待条件变量。在线程inc_thread中，通过调用pthread_cond_signal()函数来发出条件变量，以通知线程dec_thread它可以继续执行。

最后，还需要注意的是，在C++中使用多线程可能会涉及到线程安全问题，如竞态条件和死锁等问题。为了避免这些问题，需要采用一些有效的技术，如同步、互斥和死锁避免等。

总而言之，C++提供了强大的多线程支持，能够让开发者编写高效且功能强大的程序。通过使用线程库，可以轻松地创建、控制和共享多个执行单元。与此同时，要注意线程安全问题，以避免潜在的错误和异常。

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