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  C++ 多线程

  • 多线程

    多线程是多任务的一种特殊形式，多任务是一种功能，它使您的计算机可以同时运行两个或多个程序。通常，有两种类型的多任务：基于进程和基于线程。基于进程的多任务处理程序的并发执行。基于线程的多任务处理可同时执行同一程序的各个部分。多线程程序包含两个或多个可以同时运行的部分。这种程序的每个部分都称为一个线程，并且每个线程都定义了单独的执行路径。C++不包含对多线程应用程序的任何内置支持。相反，它完全依赖于操作系统来提供此功能。
    本教程假定您正在Linux操作系统上工作，并且我们将使用POSIX编写多线程C++程序。POSIX线程或Pthreads提供了许多类似Unix的POSIX系统（例如FreeBSD，NetBSD，GNU/Linux，Mac OS X和Solaris）上可用的API。

  • 创建线程

    以下例程用于创建POSIX线程- 
    
#include <pthread.h>
pthread_create (thread, attr, start_routine, arg)
    在这里，pthread_create创建一个新线程并使其可执行。可以在代码中的任何位置多次调用此例程。这是参数的描述-
    参数 描述
    thread 子例程返回的新线程的不透明的惟一标识符。
    attr 可用于设置线程属性的不透明属性对象。您可以指定一个线程属性对象，或者为默认值指定NULL。
    start_routine 创建后线程将执行的c++例程。
    arg 可以传递给start_routine的单个参数。它必须作为void类型的指针转换通过引用传递。如果没有参数传递，可以使用NULL。
    进程可以创建的最大线程数取决于实现。一旦创建，线程就是对等体，并且可以创建其他线程。线程之间没有隐含的层次结构或依赖性。

  • 终止线程

    我们使用以下例程终止POSIX线程- 
    
#include <pthread.h>
pthread_exit (status)
    在这里，pthread_exit用于显式退出线程。通常，pthread_exit()例程在线程完成其工作之后被调用，并且不再需要存在。如果main()在其创建的线程之前完成，并以pthread_exit()退出，则其他线程将继续执行。否则，它们将在main()完成时自动终止。
    例
    这个简单的示例代码使用pthread_create()例程创建了5个线程。每个线程都打印一个“Hello World！”。消息，然后以对pthread_exit()的调用终止。 
    
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>

using namespace std;

#define NUM_THREADS 5

void *PrintHello(void *threadid) {
   long tid;
   tid = (long)threadid;
   cout << "Hello World! Thread ID, " << tid << endl;
   pthread_exit(NULL);
}

int main () {
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   int rc;
   int i;
   
   for( i = 0; i < NUM_THREADS; i++ ) {
      cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
      rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, &i);
      
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   pthread_exit(NULL);
}
    尝试一下
    使用-lpthread库编译以下程序，如下所示- 
    
$g++ test.cpp -lpthread
    现在，执行您的程序，它给出以下输出： 
    
main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Hello World! Thread ID, 0
Hello World! Thread ID, 1
Hello World! Thread ID, 2
Hello World! Thread ID, 3
Hello World! Thread ID, 4

  • 将参数传递给线程

    本示例说明如何通过结构传递多个参数。您可以在线程回调中传递任何数据类型，因为它指向void，如以下示例中所述- 
    
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>

using namespace std;

#define NUM_THREADS 5

struct thread_data {
   int  thread_id;
   const char *message;
};

void *PrintHello(void *threadarg) {
   struct thread_data *my_data;
   my_data = (struct thread_data *) threadarg;

   cout << "Thread ID : " << my_data->thread_id ;
   cout << " Message : " << my_data->message << endl;

   pthread_exit(NULL);
}

int main () {
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   struct thread_data td[NUM_THREADS];
   int rc;
   int i;

   for( i = 0; i < NUM_THREADS; i++ ) {
      cout <<"main() : creating thread, " << i << endl;
      td[i].thread_id = i;
      td[i].message = "This is message";
      rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void *)&td[i]);
      
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   pthread_exit(NULL);
}
    尝试一下
    编译并执行上述代码后，将产生以下结果- 
    
main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Thread ID : 3 Message : This is message
Thread ID : 2 Message : This is message
Thread ID : 0 Message : This is message
Thread ID : 1 Message : This is message
Thread ID : 4 Message : This is message

  • 连接和分离线程

    我们可以使用以下两个例程来连接或分离线程： 
    
pthread_join (threadid, status) 
pthread_detach (threadid)
    pthread_join()子例程阻塞调用线程，直到指定的“threadid”线程终止。创建线程时，其属性之一定义它是可连接的还是可分离的。只有创建为可连接的线程才能被连接。如果线程创建为分离线程，则永远无法join。
    本示例演示了如何使用Pthread连接例程等待线程完成。 
    
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

#define NUM_THREADS 5

void *wait(void *t) {
   int i;
   long tid;

   tid = (long)t;

   sleep(1);
   cout << "Sleeping in thread " << endl;
   cout << "Thread with id : " << tid << "  ...exiting " << endl;
   pthread_exit(NULL);
}

int main () {
   int rc;
   int i;
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   pthread_attr_t attr;
   void *status;

   // Initialize and set thread joinable
   pthread_attr_init(&attr);
   pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);

   for( i = 0; i < NUM_THREADS; i++ ) {
      cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
      rc = pthread_create(&threads[i], &attr, wait, (void *)i );
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }

   // free attribute and wait for the other threads
   pthread_attr_destroy(&attr);
   for( i = 0; i < NUM_THREADS; i++ ) {
      rc = pthread_join(threads[i], &status);
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to join," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
      cout << "Main: completed thread id :" << i ;
      cout << "  exiting with status :" << status << endl;
   }

   cout << "Main: program exiting." << endl;
   pthread_exit(NULL);
}
    尝试一下
    编译并执行上述代码后，将产生以下结果- 
    
main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Sleeping in thread
Thread with id : 0 .... exiting
Sleeping in thread
Thread with id : 1 .... exiting
Sleeping in thread
Thread with id : 2 .... exiting
Sleeping in thread
Thread with id : 3 .... exiting
Sleeping in thread
Thread with id : 4 .... exiting
Main: completed thread id :0  exiting with status :0
Main: completed thread id :1  exiting with status :0
Main: completed thread id :2  exiting with status :0
Main: completed thread id :3  exiting with status :0
Main: completed thread id :4  exiting with status :0
Main: program exiting.
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