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C++學習之線程詳解

 更新時間:2021年12月10日 14:47:41   作者:一個熱愛學習的深度渣渣  
多線程是開發(fā)中必不可少的,往往我們需要多個任務并行,就需要多線程開發(fā)。本文將帶大家深入學習一下C++中的常用的一些知識點,感興趣的同學可以了解一下

開篇

多線程是開發(fā)中必不可少的,往往我們需要多個任務并行,就需要多線程開發(fā);就好比圖像檢測和圖像結果的處理,這就是一個可閉環(huán)的任務,用多線程是可以加速這個任務的;

線程的狀態(tài)

就緒態(tài):線程能夠運行,正在等待處理機資源;

運行態(tài):正在運行,可能有多個線程處于運行態(tài);

阻塞態(tài):線程由于等待某些條件而無法運行,例如IO、鎖、互斥量等;

終止態(tài):線程從起始函數(shù)返回或被取消;

多線程的構建

有三種方式可以構建多線程,前提是都需要引入pthread.h這個頭文件;

1、函數(shù);

2、仿函數(shù);

3、Lambda表達式;

三者的本質都是在調用函數(shù);

// 函數(shù)方式
void fun(string s){
    cout<< &s<<endl;
    cout<< "first thread programm"<<s<<endl;
}

int main(){
	string s = "Hell world";
	thread th = thread(fun, s);
	th.join();
}

上面代碼為最簡單線程的一個構造;

join函數(shù)是一個等待線程完成函數(shù),主線程需要等待子線程運行結束才可以結束;還有一個detach的函數(shù),會讓線程在后臺運行,需要等到程序退出才結束;

計算時間

計算時間在這里介紹兩種方式:

一、程序運行時間

long n =0;
clock_t start,finish;
start=clock();
while(n<1000000000)
	n++;
finish=clock();
printf("spend time %f s \n", (double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC);
printf("spend time %f ms \n", (double)(finish-start)/1000);

這種方式和系統(tǒng)時間無關,一般用來調試時打印時間;

二、chrono

#include <chrono>

//方式三 chrono
std::chrono::system_clock::time_point Cstart = std::chrono::system_clock::now();    //系統(tǒng)時間
//    std::chrono::steady_clock::time_point Cstart = std::chrono::steady_clock::now();    //穩(wěn)定時間

long n =0 ;
while(n<1000000000)n++;
std::chrono::system_clock::time_point Cend = std::chrono::system_clock::now();    //系統(tǒng)時間

std::chrono::duration<float> spend_time = Cend-Cstart;
cout<<spend_time.count()<<endl;

這個方式用系統(tǒng)時間進行計算,在實際程序中用這個方式;

共享資源和互斥鎖

關于互斥鎖的概念,引用這篇博主的講解:文章

引入互斥鎖原因:當有兩個線程共享一塊資源時,容易造成沖突,也就是上個線程還沒結束就進行下個線程,舉個例子就是讀寫操作,添加互斥鎖可以很好的解決這個沖突問題;

互斥鎖是個簡單的加鎖方法,互斥鎖只有兩種狀態(tài):上鎖(lock)和解鎖(unlock);

互斥鎖特點:

1、原子性:把一個互斥量鎖定為一個原子操作,這意味著如果一個線程鎖定了一個互斥量,沒有其他線程在同一時間可以成功鎖定這個互斥量;

2、唯一性:如果一個線程鎖定了一個互斥量,在它解除鎖定之前,沒有其他線程可以鎖定這個互斥量;

3、非繁忙等待:如果一個線程已經(jīng)鎖定了一個互斥量,第二個線程又試圖去鎖定這個互斥量,則第二個線程將被掛起(不占用任何cpu資源),直到第一個線程解除對這個互斥量的鎖定為止,第二個線程則被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行,同時鎖定這個互斥量。

互斥鎖的使用:

mutex mtx;   //創(chuàng)建互斥鎖對象

mtx.lock();
g_pcm_elapseds.push_back(std::make_pair(pcm_data, elapsed));	// 執(zhí)行語句
mtx.unlock();

condition_variable

condition_variable條件變量可以阻塞(wait)調用的線程直到使用(notify_one或notify_all)通知恢復為止

使用案例:

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;


void print_thread_id(int id){
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    cv.wait(lck,[]{return ready;});
    std::cout<< "thread"<<id <<endl;
}

void go(){
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_all();    // 喚醒所有線程
};


int main(){
    std::thread threads[10];
    for(int i=0;i<10;i++){
        threads[i] = std::thread(print_thread_id,i);
    }
    std::cout<< " thread read all done"<<endl;
    go();
    for(auto &th:threads) th.join();
    return 0;
}

線程池

作用:每一個任務都起一個線程,這樣的效率是不高的,起一個線程池,哪個線程空閑就來處理任務,這樣的結構高效;

實現(xiàn)思想:管理一個任務隊列,一個線程隊列,然后每次取一個任務隊列分配給一個線程去做,循環(huán)反復;

這里參考一個Github:地址

其中的ThreadPool.h頭文件寫的很好,可以直接使用;

總結

線程這部分涉及的知識點比較多,實現(xiàn)起來細節(jié)也多。本篇先對其中的概念部分進行總結,實戰(zhàn)代碼部分可參考我提供的文章進行學習。后續(xù)有精力會更新在線程的實戰(zhàn),想要掌握線程還是需要從實戰(zhàn)中學習。

到此這篇關于C++學習之線程詳解的文章就介紹到這了,更多相關C++ 線程內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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