C++11之前,C++语言没有对并发编程提供语言级别的支持,这使得我们在编写可移植的并发程序时,存在诸多不便。现在C++11增加了线程以及线程相关的类,很方便地支持了并发编程,使得编写的多线程程序的可移植性得到了很大提高。
有关线程的概念及相关知识,我们在这里就不再提了,只讲一下在C++下如何创建和使用线程。C++11提供了线程的类,由于C++封装的特性,使得我们使用封装好的类有关线程操作非常的简便。
线程的创建
首先我们要包含头文件<thread>。在g++编译下,需要加-lpthread参数。
用std::thread创建线程非常简单,只需要提供线程函数或者函数对象即可,并且可以同时指定线程函数的参数。下面是创建线程的示例:
#include<thread>
void func()
{
//do some work
}
int main()
{
std::thread t(func);
t.join();
return 0;
}
在上例中,函数func将会运行于线程对象t中,join函数将会阻塞线程,直到线程函数执行结束,如果线程函数有返回值,返回值将被忽略。
如果不希望线程被阻塞执行,可以调用线程的detach()方法,将线程和线程对象分离。
#include<thread>
void func()
{
//do some work
}
int main()
{
std::thread t(func);
t.detach();
//做其他事情..
return 0;
}
通过detach,线程就和线程对象分离了。其实就跟设置linux下的线程detach属性是一样的。需要注意的是,detach之后就无法再和线程发生联系了,比如detach之后就不能再通过join来等待线程执行完,线程何时执行完我们也无法控制了。
线程还可以接收任意个数的参数:
void func(int i,double d,const std::string& s)
{
std::cout<<i<<","<<d<<","<<s<<std::endl;
}
int main()
{
std::thread t(func,1,2,"test");
t.join();
return 0;
}
需要注意的是,使用C++创建线程时,由于对象具有相应的生命周期,std::thread出了作用域之后将会析构,这时如果线程函数还没有执行完则会发生错误,因此,需要保证线程函数的生命周期在线程变量std::thread的生命周期之内。
在我们创建了std::thread类型的对象后,线程就会运行相应的函数,但如果我们既没有调用join()函数,也没调用detach()函数的话,当thread对象析构时,就会发生段错误。所以,我们创建完线程对象后,一定要记得调用join()函数或者detach()函数。
我们还可以将线程对象保存到一个容器中,以保证线程对象的生命周期。
例如:
/*************************************************************************
> File Name: 2.cpp
> Author:fengxin
> Mail:903087053@qq.com
> Created Time: 2017年08月04日 星期五 08时57分34秒
************************************************************************/
#include<iostream>
#include<thread>
#include<vector>
using namespace std;
std::vector<std::thread> g_list;
std::vector<std::shared_ptr<std::thread>> g_list2;
void func()
{
cout<<"i'am a thread!"<<endl;
}
void CreateThread()
{
std::thread t(func);
g_list.push_back(std::move(t));
g_list2.push_back(std::make_shared<std::thread>(func));
}
int main()
{
CreateThread();
for(auto& thread:g_list)
{
thread.join();
}
for(auto& thread:g_list2)
{
thread->join();
}
return 0;
}
因为vector容器对象是在全局定义的,所以它的生命周期在程序运行完时才结束。当我们把线程对象放入容器后,线程对象的生命周期也延长了。
线程不能复制,但可以移动,例如:
/*************************************************************************
> File Name: 1.cpp
> Author:fengxin
> Mail:903087053@qq.com
> Created Time: 2017年08月04日 星期五 08时36分44秒
************************************************************************/
#include<iostream>
#include<thread>
#include<unistd.h>
using namespace std;
void func()
{
cout<<"i'am a thread,id is "<<endl;
}
int main()
{
std::thread t(func);
std::thread t1(std::move(t));
t1.join();
return 0;
}
需要我们注意的是,线程被移动后,线程对象t将不再代码任何线程了。所以我们不能对移动后的线程对象进行任何操作,比如执行t.join(),此时程序会报错。
另外,还可以通过std::bind或lambda表达式来创建线程:
/*************************************************************************
> File Name: 5.cpp
> Author:fengxin
> Mail:903087053@qq.com
> Created Time: 2017年08月04日 星期五 10时05分16秒
************************************************************************/
#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;
void func(int a,double b)
{
cout<<"i'am a thread"<<endl;
}
int main()
{
std::thread t1(std::bind(func,1,2));
std::thread t2([](int a,double b){ cout<<"i'am a thread ,too"<<endl; },1,2);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
获取当前信息
线程可以获取当前线程的ID,还可以获取CPU核心数量,例如:
/*************************************************************************
> File Name: 3.cpp
> Author:fengxin
> Mail:903087053@qq.com
> Created Time: 2017年08月04日 星期五 09时07分20秒
************************************************************************/
#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;
void func()
{
}
int main()
{
std::thread t(func);
cout<<t.get_id()<<endl; //获取当前线程ID
//获取CPU核数,如果获取失败则返回0
cout<<std::thread::hardware_concurrency()<<endl;
t.join();
return 0;
}
线程休眠
可以使当前线程休眠一定时间。
/*************************************************************************
> File Name: 4.cpp
> Author:fengxin
> Mail:903087053@qq.com
> Created Time: 2017年08月04日 星期五 09时16分11秒
************************************************************************/
#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;
void f()
{
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
cout<<"time out"<<endl;
}
int main()
{
std::thread t(f);
t.join();
}
与Linux下NPTL线程的使用比较
其实,C++利用语言本身的特性,将线程的相关操作封装成一个类。由于对象的生命周期的属性,使得我们简便了很多的操作。比如线程的属性设置,我们可以直接调用detach()函数,就可以将线程的属性设置为分离态,比如线程执行函数的传参,如果我们在使用linux线程库提供的pthread_create函数,想要向线程执行函数传入多个参数,那么我们就需要定义一个结构体,在执行函数内部要进行强制转换成相应的结构体指针,而我们使用c++提供的线程创建,我们就可以直接将所有参数传入函数中,不需要我们自己做额外的处理操作。