1.在C 11中建立新線程
在每個c 應用程式中，都有一個預設的主線程，即main函數，在c 11中，我們可以透過創建std::thread類別的物件來建立其他線程，每個std :: thread物件都可以與一個線程相關聯，只需包含頭檔< thread>。可以使用std :: thread物件附加一個回調，當這個新執行緒啟動時，它將被執行。這些回調可以為函數指標、函數物件、Lambda函數。
線程物件可透過std::thread thObj(< CALLBACK>)來創建，新執行緒將在建立新物件後立即開始，並且將與已啟動的執行緒並行執行傳遞的回呼。此外，任何執行緒可以透過在該執行緒的物件上呼叫join()函數來等待另一個執行緒退出。
使用函數指標建立執行緒：
//main.cpp
#include <iostream>
#include <thread>
void thread_function() {
for (int i = 0; i < 5; i++)
std::cout << "thread function excuting" << std::endl;
}int main() {
std::thread threadObj(thread_function);
for (int i = 0; i < 5; i++)
std::cout << "Display from MainThread" << std::endl;
threadObj.join();
std::cout << "Exit of Main function" << std::endl; return 0;
}使用函數物件建立執行緒：
#include <iostream>
#include <thread>
class DisplayThread {
public:void operator ()() {
for (int i = 0; i < 100; i++)
std::cout << "Display Thread Excecuting" << std::endl;
}
};
int main() {
std::thread threadObj((DisplayThread()));
for (int i = 0; i < 100; i++)
std::cout << "Display From Main Thread " << std::endl;
std::cout << "Waiting For Thread to complete" << std::endl;
threadObj.join();
std::cout << "Exiting from Main Thread" << std::endl;
return 0;
}CmakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(Thread_test)set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
find_package(Threads REQUIRED)
add_executable(Thread_test main.cpp)
target_link_libraries(Thread_test ${CMAKE_THREAD_LIBS_INIT})每個std::thread物件都有一個相關聯的id ，std::thread::get_id() —-成員函數中給出對應線程對象的id;
std::this_thread::get_id()—-給出當前線程的id，如果std::thread對象沒有關聯的線程，get_id()將傳回預設建構的std::thread::id物件：“not any thread”，std::thread::id也可以表示id。
std::thread threadObj(funcPtr); threadObj.join();
例如，主線程啟動10個線程，啟動完畢後，main函數等待他們執行完畢，join完所有線程後，main函數繼續執行：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <algorithm>
class WorkerThread
{
public:void operator()(){
std::cout<<"Worker Thread "<<std::this_thread::get_id()<<"is Excecuting"<<std::endl;
}
};
int main(){
std::vector<std::thread> threadList;
for(int i = 0; i < 10; i++){
threadList.push_back(std::thread(WorkerThread()));
}
// Now wait for all the worker thread to finish i.e.
// Call join() function on each of the std::thread object
std::cout<<"Wait for all the worker thread to finish"<<std::endl;
std::for_each(threadList.begin(), threadList.end(), std::mem_fn(&std::thread::join));
std::cout<<"Exiting from Main Thread"<<std::endl;
return 0;
}detach可以將線程與線程物件分離,讓線程作為後台線程執行,當前線程也不會阻塞了.但是detach之後就無法在和線程發生聯繫了.如果線程執行函數使用了臨時變量可能會出現問題,線程調用了detach在後台運行,臨時變量可能已經銷毀,那麼執行緒會存取已經被銷毀的變量，需要在std::thread物件中呼叫std::detach()函數:
std::thread threadObj(funcPtr) threadObj.detach();
#3.將參數傳遞給執行緒
傳遞參數給執行緒：
#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
void threadCallback(int x, std::string str) {
std::cout << "Passed Number = " << x << std::endl;
std::cout << "Passed String = " << str << std::endl;
}int main() {
int x = 10;
std::string str = "Sample String";
std::thread threadObj(threadCallback, x, str);
threadObj.join();
return 0;
} 給執行緒傳遞參考：
#include <iostream>
#include <thread>
void threadCallback(int const& x) {
int& y = const_cast<int&>(x);
y++;
std::cout << "Inside Thread x = " << x << std::endl;
}int main() {
int x = 9;
std::cout << "In Main Thread : Before Thread Start x = " << x << std::endl;
std::thread threadObj(threadCallback, x);
threadObj.join();
std::cout << "In Main Thread : After Thread Joins x = " << x << std::endl;
return 0;
}In Main Thread : After Thread Joins x = 9
即使threadCallback接受參數作為引用，但是並沒有改變main中x的值，在線程引用外它是不可見的。這是因為執行緒函數threadCallback中的x是引用複製在新執行緒的堆疊中的臨時值，使用std::ref可進行修改：
#include <iostream>
#include <thread>
void threadCallback(int const& x) {
int& y = const_cast<int&>(x);
y++;
std::cout << "Inside Thread x = " << x << std::endl;
}int main() {
int x = 9; std::cout << "In Main Thread : Before Thread Start x = " << x << std::endl;
std::thread threadObj(threadCallback, std::ref(x));
threadObj.join();
std::cout << "In Main Thread : After Thread Joins x = " << x << std::endl;
return 0;
}In Main Thread : After Thread Joins x = 10
#include <iostream>
#include <thread>
class DummyClass {
public:
DummyClass() { }
DummyClass(const DummyClass& obj) { }
void sampleMemberfunction(int x) {
std::cout << "Inside sampleMemberfunction " << x << std::endl;
}
};
int main() {
DummyClass dummyObj;
int x = 10;
std::thread threadObj(&DummyClass::sampleMemberfunction, &dummyObj, x);
threadObj.join();
return 0;
}4.執行緒間資料的共享與競爭條件
在多執行緒間的資料共享很簡單，但是在程式中的這種資料共享可能會造成問題，其中一種便是競爭條件。當兩個或多個執行緒並行執行一組操作，存取相同的記憶體位置，此時，它們中的一個或多個執行緒會修改記憶體位置中的數據，這可能會導致一些意外的結果，這就是競爭條件。競爭條件通常較難發現並重現，因為它們並不總是出現，只有當兩個或多個執行緒執行操作的相對順序導致意外結果時，它們才會發生。
測試如下：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <algorithm>
class Wallet {
int mMoney;
public: Wallet() : mMoney(0) { }
int getMoney() { return mMoney; }
void addMoney(int money) {
for (int i = 0; i < money; i++) {
mMoney++;
}
}
};int testMultithreadWallet() {
Wallet walletObject;
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
threads.push_back(std::thread(&Wallet::addMoney, &walletObject, 100));
} for (int i = 0; i < 5; i++) {
threads.at(i).join();
}
return walletObject.getMoney();
}int main() {
int val = 0;
for (int k = 0; k < 100; k++) {
if ((val=testMultithreadWallet()) != 500) {
std::cout << "Error at count = " << k << " Money in Wallet = " << val << std::endl;
}
}
return 0;
}为了处理多线程环境中的竞争条件，我们需要mutex互斥锁，在修改或读取共享数据前，需要对数据加锁，修改完成后，对数据进行解锁。在c++11的线程库中，mutexes在< mutexe >头文件中，表示互斥体的类是std::mutex。
就上面的问题进行处理，Wallet类提供了在Wallet中增加money的方法，并且在不同的线程中使用相同的Wallet对象，所以我们需要对Wallet的addMoney()方法加锁。在增加Wallet中的money前加锁，并且在离开该函数前解锁，看代码：Wallet类内部维护money，并提供函数addMoney()，这个成员函数首先获取一个锁，然后给wallet对象的money增加指定的数额，最后释放锁。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <mutex>
class Wallet {
int mMoney;
std::mutex mutex;public:
Wallet() : mMoney(0) { }
int getMoney() { return mMoney;}
void addMoney(int money) {
mutex.lock();
for (int i = 0; i < money; i++) {
mMoney++;
}
mutex.unlock();
}
};int testMultithreadWallet() {
Wallet walletObject;
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
threads.push_back(std::thread(&Wallet::addMoney, &walletObject, 1000));
} for (int i = 0; i < threads.size(); i++) {
threads.at(i).join();
}
return walletObject.getMoney();
}int main() {
int val = 0;
for (int k = 0; k < 1000; k++) {
if ((val = testMultithreadWallet()) != 5000) {
std::cout << "Error at count= " << k << " money in wallet" << val << std::endl;
}
}
return 0;
}这种情况保证了钱包里的钱不会出现少于5000的情况，因为addMoney()中的互斥锁确保了只有在一个线程修改完成money后，另一个线程才能对其进行修改，但是，如果我们忘记在函数结束后对锁进行释放会怎么样？这种情况下，一个线程将退出而不释放锁，其他线程将保持等待，为了避免这种情况，我们应当使用std::lock_guard，这是一个template class，它为mutex实现RALL，它将mutex包裹在其对象内，并将附加的mutex锁定在其构造函数中，当其析构函数被调用时，它将释放互斥体。
class Wallet {
int mMoney;
std::mutex mutex; public:
Wallet() : mMoney(0) { } int getMoney() { return mMoney;}
void addMoney(int money) {
std::lock_guard<std::mutex> lockGuard(mutex);
for (int i = 0; i < mMoney; ++i) {
//如果在此处发生异常，lockGuadr的析构函数将会因为堆栈展开而被调用
mMoney++;
//一旦函数退出，那么lockGuard对象的析构函数将被调用，在析构函数中mutex会被释放
}
}
}; 条件变量是一种用于在2个线程之间进行信令的事件，一个线程可以等待它得到信号，其他的线程可以给它发信号。在c++11中，条件变量需要头文件< condition_variable>，同时，条件变量还需要一个mutex锁。
条件变量是如何运行的：
·线程1调用等待条件变量，内部获取mutex互斥锁并检查是否满足条件；
·如果没有，则释放锁，并等待条件变量得到发出的信号(线程被阻塞)，条件变量的wait()函数以原子方式提供这两个操作；
·另一个线程，如线程2，当满足条件时，向条件变量发信号；
·一旦线程1正等待其恢复的条件变量发出信号，线程1便获取互斥锁，并检查与条件变量相关关联的条件是否满足，或者是否是一个上级调用，如果多个线程正在等待，那么notify_one将只解锁一个线程；
·如果是一个上级调用，那么它再次调用wait()函数。
条件变量的主要成员函数：
Wait()
它使得当前线程阻塞，直到条件变量得到信号或发生虚假唤醒；
它原子性地释放附加的mutex，阻塞当前线程，并将其添加到等待当前条件变量对象的线程列表中，当某线程在同样的条件变量上调用notify_one() 或者 notify_all()，线程将被解除阻塞；
这种行为也可能是虚假的，因此，解除阻塞后，需要再次检查条件；
一个回调函数会传给该函数，调用它来检查其是否是虚假调用，还是确实满足了真实条件；
当线程解除阻塞后，wait()函数获取mutex锁，并检查条件是否满足，如果条件不满足，则再次原子性地释放附加的mutex，阻塞当前线程，并将其添加到等待当前条件变量对象的线程列表中。
notify_one()
如果所有线程都在等待相同的条件变量对象，那么notify_one会取消阻塞其中一个等待线程。
notify_all()
如果所有线程都在等待相同的条件变量对象，那么notify_all会取消阻塞所有的等待线程。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <functional>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
using namespace std::placeholders;
class Application {
std::mutex m_mutex;
std::condition_variable m_condVar;
bool m_bDataLoaded;public:
Application() {
m_bDataLoaded = false;
}
void loadData() {
//使该线程sleep 1秒
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
std::cout << "Loading Data from XML" << std::endl; //锁定数据
std::lock_guard<std::mutex> guard(m_mutex); //flag设为true，表明数据已加载
m_bDataLoaded = true; //通知条件变量
m_condVar.notify_one();
} bool isDataLoaded() {
return m_bDataLoaded;
} void mainTask() {
std::cout << "Do some handshaking" << std::endl; //获取锁
std::unique_lock<std::mutex> mlock(m_mutex); //开始等待条件变量得到信号
//wait()将在内部释放锁，并使线程阻塞
//一旦条件变量发出信号，则恢复线程并再次获取锁
//然后检测条件是否满足，如果条件满足，则继续，否则再次进入wait
m_condVar.wait(mlock, std::bind(&Application::isDataLoaded, this));
std::cout << "Do Processing On loaded Data" << std::endl;
}
};int main() {
Application app;
std::thread thread_1(&Application::mainTask, &app);
std::thread thread_2(&Application::loadData, &app);
thread_2.join();
thread_1.join(); return 0;
}以上是C++11多執行緒程式設計基礎入門的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
