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C++多线程读写文件技巧

2023-07-11 16:43:34 深夜i -- --

C++ 多线程读写文件技巧

C++是一种强大的编程语言，可以在不同的平台上使用。多线程编程是提高程序效率和性能的一种常用技术。在文件读写操作中，多线程技术可以大幅度提升程序的运行速度和处理能力。本文主要介绍一些C++多线程读写文件的技巧。

一、文件读写操作

在C++中，文件读写通常使用fstream库进行操作。fstream库提供的类有ifstream、ofstream和fstream，分别用于文件的输入、输出和同时进行输入和输出的文件操作。在多线程读写文件时，需要注意以下几点：

1. 打开文件的方式应为二进制读写方式，以防止因为字符编码等问题引起的读写错误和数据损坏；

2. 对同一个文件进行读写操作时，应当使用不同的文件指针对象，以避免多个线程同时对同一个文件进行操作时，出现读写互斥导致的程序崩溃等无法预知的问题；

3. 建议使用RAII技术进行文件指针对象的自动释放，以确保线程操作完成后，文件指针自动释放并关闭文件。

二、多线程读文件

在多线程读文件时，有一种简单的方法可以提高读取速度：将文件分成多段，每个线程分别读取一段，然后将所有线程读取的结果合并成最终结果。以下是代码示例：


#include<fstream>
#include<iostream>
#include<thread>
#include<vector>
using namespace std;
void read_file(const string& file, int start, int end, vector<char>& data)
{
  ifstream input(file, ios::binary);
  input.seekg(start);
  int chunk_size = end - start;
  data.resize(chunk_size);
  input.read(data.data(), chunk_size);
}
int main()
{
  string file = "filename";
  int num_thread = 4;
  vector<thread> threads;
  vector<vector<char>> data(num_thread);
  ifstream input(file, ios::binary);
  input.seekg(0, ios::end);
  int file_size = input.tellg();
  for (int i = 0; i < num_thread; ++i) {
    threads.emplace_back(read_file, file, i * (file_size / num_thread), (i + 1) * (file_size / num_thread), ref(data[i]));
  }
  for (auto& th : threads) {
    th.join();
  }
  vector<char> result;
  for (auto& d : data) {
    result.insert(result.end(), d.begin(), d.end());
  }
  // process result
  return 0;
}

在此示例中，我们将一个文件分成4个部分，每部分对应一个线程。每个线程通过文件指针对象读取相应区间的数据，并将读取的数据存储到vector中。最后，通过将结果向量合并起来得到最终结果。

三、多线程写文件

在多线程写文件时，需要注意多个线程同时写入同一个文件是会出现读写互斥问题的。解决这个问题的方法有两种：1）使用互斥锁（Mutex）；2）为每个线程分配单独的文件指针对象。下面是一个使用互斥锁的示例代码：


#include<fstream>
#include<iostream>
#include<mutex>
#include<thread>
#include<vector>
using namespace std;
const string FILE_PATH = "filename";
ofstream output(FILE_PATH, ios::binary);
mutex output_mutex;
void write_file(const vector<char>& data)
{
  {
    lock_guard<mutex> lock(output_mutex);
    output.write(data.data(), data.size());
  }
}
int main()
{
  vector<vector<char>> data = { 'a', 'g' };
  vector<thread> threads;
  for (auto& d : data) {
    threads.emplace_back(write_file, d);
  }
  for (auto& th : threads) {
    th.join();
  }
  return 0;
}

在此示例代码中，我们定义了一个全局的ofstream对象output，在write_file函数中通过使用lock_guard保证了每次只有一个线程能够访问output，从而解决了读写互斥的问题。

总结

本文介绍了C++多线程读写文件的技巧。在多线程读写文件时需要注意文件的打开方式和指针对象的使用，以避免出现读写互斥导致的程序崩溃等问题。对于多线程读文件，可以将文件分成多段，每个线程读取一段，并将结果合并得到最终结果。对于多线程写文件，可以使用互斥锁或为每个线程分配单独的文件指针对象。C++多线程技术是提高程序效率和性能的一种常用技术，掌握C++多线程读写文件的技巧可以大幅度提升程序的运行速度和处理能力。

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