• C++ 多线程

             多线程是多任务处理的一种特殊形式，多任务处理允许让电脑同时运行两个或两个以上的程序。一般情况下两种类型的多任务处理：基于进程和基于线程：

    • 基于进程的多任务处理是程序的并发执行。
    • 基于线程的多任务处理是同一程序的片段的并发执行。

             多线程程序包含可以同时运行的两个或多个部分，这样的程序中的每个部分称为一个线程，每个线程定义了一个单独的执行路径。

    创建线程

             此处使用的是 Linux 操作系统，使用 Pthreads(POSIX Threads )  编写多线程 C++ 程序。

             pthread_create 创建一个新的POSIX 线程，并让它可执行。：

    1. #include 
    2. //.....
    3. pthread_create (thread, attr, start_routine, arg);

             创建线程成功时，函数返回 0，若返回值不为 0 则说明创建线程失败。参数的说明：

    参数描述
    thread指向线程标识符指针。
    attr一个不透明的属性对象，可以被用来设置线程属性。您可以指定线程属性对象，也可以使用默认值 NULL。
    start_routine线程运行函数起始地址，一旦线程被创建就会执行。
    arg运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数，则使用 NULL。

    终止线程

             使用下面的程序终止一个 POSIX 线程：

    pthread_exit(status);

             这里的pthread_exit 用于显式地退出一个线程。通常情况下，pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。如果 main() 是在它所创建的线程之前结束，并通过 pthread_exit() 退出，那么其他线程将继续执行。否则，它们将在 main() 结束时自动被终止。

             实例1：使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程，每个线程输出"Hello Runoob！":

    1. #include 
    2. #include   
    3. #define NUM_THREADS 5
    4.  
    5. using namespace std;
    6.  
    7. void* say_hello(void* args)         // 线程的运行函数
    8. {
    9.     cout << "Hello Runoob！" << endl;
    10.  
    11.     return 0;
    12. }
    13.  
    14. int main()
    15. {
    16.     pthread_t tids[NUM_THREADS];    // 定义线程的 id 变量，多个变量使用数组
    17.  
    18.     for(int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
    19.     {
    20.         /* 参数依次是：创建的线程id，线程参数，调用的函数，传入的函数参数 */
    21.         int ret = pthread_create(&tids[i], NULL, say_hello, NULL);
    22.  
    23.         if (ret != 0)
    24.         {
    25.            cout << "pthread_create error: error_code = " << ret << endl;
    26.         }
    27.     }
    28.  
    29.     /* 等各个线程退出后，进程才结束，否则进程强制结束了，线程可能还没反应过来 */
    30.     pthread_exit(NULL);
    31. }

             使用 -lpthread 库编译下面的程序：

    $ g++ test.cpp -o pthread -lpthread

             执行结果如下：

    $ ./pthread
    Hello Runoob！
    Hello Runoob！
    Hello Runoob！
    Hello Runoob！
    Hello Runoob！

             实例2：使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程，并接收传入的参数。每个线程打印一个 "Hello Runoob!" 消息，并输出接收的参数，然后调用 pthread_exit() 终止线程。

    1. #include 
    2. #include 
    3. #include 
    4. #define NUM_THREADS  5
    5.  
    6. using namespace std;
    7.   
    8. void *PrintHello(void *threadid)
    9. {  
    10.    int tid = *((int*)threadid);     // 对传入的参数强制类型转换，由无类型指针变为整形数指针
    11.    cout << "Hello Runoob! 线程 ID, " << tid << endl;
    12.    pthread_exit(NULL);
    13. }
    14.  
    15. int main ()
    16. {
    17.    pthread_t threads[NUM_THREADS];  // 定义线程的 id 变量
    18.  
    19.    int indexes[NUM_THREADS];        // 用数组来保存i的值
    20.    int rc;
    21.    int i;
    22.  
    23.    for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ )
    24.    {      
    25.       cout << "main() : 创建线程, " << i << endl;
    26.       indexes[i] = i;               //先保存i的值
    27.  
    28.       /* 传入的时候必须强制转换为void* 类型，即无类型指针 */    
    29.       rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void *)&(indexes[i]));
    30.  
    31.       if (rc)
    32.       {
    33.          cout << "Error:无法创建线程," << rc << endl;
    34.          exit(-1);
    35.       }
    36.    }
    37.    pthread_exit(NULL);
    38.  
    39.    return 0;
    40. }

             执行结果如下：

    $ g++  test.cpp  -o  test.o  -lpthread
    $ ./test.o
    main() : 创建线程, 0
    main() : 创建线程, 1
    Hello Runoob! 线程 ID, 0
    main() : 创建线程, Hello Runoob! 线程 ID, 21

    main() : 创建线程, 3
    Hello Runoob! 线程 ID, 2
    main() : 创建线程, 4
    Hello Runoob! 线程 ID, 3
    Hello Runoob! 线程 ID, 4

    向线程传递参数

             下面的实例演示通过结构传递多个参数。可以在线程回调中传递任意的数据类型，因为它指向 void，如下面的实例所示：

    1. #include 
    2. #include 
    3. #include 
    4. #define NUM_THREADS 5
    5.  
    6. using namespace std;
    7.   
    8. struct thread_data
    9. {
    10.    int  thread_id;
    11.    char *message;
    12. };
    13.  
    14. void *PrintHello(void *threadarg)
    15. {
    16.    struct thread_data *my_data;
    17.  
    18.    my_data = (struct thread_data *) threadarg;
    19.  
    20.    cout << "Thread ID : " << my_data->thread_id ;
    21.    cout << " Message : " << my_data->message << endl;
    22.  
    23.    pthread_exit(NULL);
    24. }
    25.  
    26. int main ()
    27. {
    28.    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    29.  
    30.    struct thread_data td[NUM_THREADS];
    31.    int rc;
    32.    int i;
    33.  
    34.    for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ )
    35.    {
    36.       cout <<"main() : creating thread, " << i << endl;
    37.  
    38.       td[i].thread_id = i;
    39.       td[i].message = (char*)"This is message";
    40.       rc = pthread_create(&threads[i], NULL,
    41.                           PrintHello, (void *)&td[i]);
    42.       if (rc)
    43.       {
    44.          cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
    45.          exit(-1);
    46.       }
    47.    }
    48.    pthread_exit(NULL);
    49.  
    50.    return 0;
    51. }

             执行结果如下：

    $ g++ -Wno-write-strings test.cpp -o test.o -lpthread
    $ ./test.o
    main() : creating thread, 0
    main() : creating thread, 1
    Thread ID : 0 Message : This is message
    main() : creating thread, Thread ID : 21
     Message : This is message
    main() : creating thread, 3
    Thread ID : 2 Message : This is message
    main() : creating thread, 4
    Thread ID : 3 Message : This is message
    Thread ID : 4 Message : This is message

    连接和分离线程

             可以使用以下两个函数来连接或分离线程：

    1. pthread_join (threadid, status);
    2. pthread_detach (threadid);

             pthread_join() 子程序阻碍调用程序，直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时，它的某个属性会定义它是否是可连接的（joinable）或可分离的（detached）。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的，则它永远也不能被连接。

             演示使用 pthread_join() 函数来等待线程的完成:

    1. #include 
    2. #include 
    3. #include 
    4. #include 
    5. #define NUM_THREADS  5
    6.  
    7. using namespace std;
    8.  
    9. void *wait(void *t)
    10. {
    11.    int i;
    12.    long tid;
    13.  
    14.    tid = (long)t;
    15.   
    16.    /**可以通过函数 sleep 来进行睡眠，单位是秒。sleep(1) 表示线程将会暂停执行 1 秒钟。
    17.      *在暂停期间，线程不会进行任何操作，直到时间到达后继续执行下一条语句。
    18.      *请注意，sleep 函数属于  头文件，所以需要在程序中包含该头文件
    19.      */
    20.    sleep(1); 
    21.    cout << "Sleeping in thread " << endl;
    22.    cout << "Thread with id : " << tid << "  ...exiting " << endl;
    23.    pthread_exit(NULL);
    24. }
    25.  
    26. int main ()
    27. {
    28.    int rc;
    29.    int i;
    30.  
    31.    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    32.    pthread_attr_t attr;
    33.    void *status;
    34.  
    35.    /* 初始化并设置线程为可连接的（joinable）*/
    36.    pthread_attr_init(&attr);
    37.    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
    38.  
    39.    for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ )
    40.    {
    41.       cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
    42.  
    43.       rc = pthread_create(&threads[i], NULL, wait, (void *)&i );
    44.       if (rc)
    45.       {
    46.          cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
    47.          exit(-1);
    48.       }
    49.    }
    50.  
    51.    pthread_attr_destroy(&attr);   // 删除属性，并等待其他线程
    52.    for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ )
    53.    {
    54.       rc = pthread_join(threads[i], &status);
    55.       if (rc)
    56.       {
    57.          cout << "Error:unable to join," << rc << endl;
    58.          exit(-1);
    59.       }
    60.       cout << "Main: completed thread id :" << i ;
    61.       cout << "  exiting with status :" << status << endl;
    62.    }
    63.  
    64.    cout << "Main: program exiting." << endl;
    65.    pthread_exit(NULL);
    66.  
    67.    return 0;
    68. }

             执行结果如下：

    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 : 4  ...exiting 
    Sleeping in thread 
    Thread with id : 3  ...exiting 
    Sleeping in thread 
    Thread with id : 2  ...exiting 
    Sleeping in thread 
    Thread with id : 1  ...exiting 
    Sleeping in thread 
    Thread with id : 0  ...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.
     

              注：可被 joinable 的 std::thread 对象必须在他们销毁之前被主线程 join 或者将其设置为 detached. 

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_60461563/article/details/132738071