C++ 多線程
本文主要講一下C++多線程
線程好處
·使用線程可以把占據長時間的程序中的任務放到后台去處理
·程序的運行速度可能加快
可以釋放一些珍貴的資源如內存占用等等。
但是多線程是為了同步完成多項任務，不是為了提高運行效率，而是為了提高資源使用效率來提高系統的效率。線程是在同一時間需要完成多項任務的時候實現的。
首先 我們現在在學校使用的和大賽使用的C++編程軟件一般都是codeblocks（湖南省比賽是的，其他就不知道了）
但是在CodeBlocks中間 我們是不能直接使用線程的 需要設置一下
創建線程
線程的頭文件與現場創建格式
#include <pthread.h>
pthread_create (thread, attr, start_routine, arg)
在這里，pthread_create 創建一個新的線程，並讓它可執行。下面是關於參數的說明：
參數說明
| 參數 | 說明 |
|---|---|
| thread | 指向線程標識符指針。保存的是線程id |
| attr | 一個不透明的屬性對象，可以被用來設置線程屬性。您可以指定線程屬性對象，也可以使用默認值 NULL。 |
| start_routine | 線程運行函數起始地址，即線程函數名。 |
| arg | 運行函數的參數。它必須通過把引用作為指針強制轉換為 void 類型進行傳遞。如果沒有傳遞參數，則使用 NULL。 |
創建線程成功時，函數返回 0，若返回值不為 0 則說明創建線程失敗。
線程有創建 自然也就有結束
下面介紹一下結束線程的方法：
終止線程
使用下面的方法 我們可以結束線程
#include <pthread.h>
pthread_exit (status);
在這里，pthread_exit 用於顯式地退出一個線程。通常情況下，pthread_exit() 函數是在線程完成工作后無需繼續存在時被調用。
注意，main()函數是一個進程，也是可以使用上面的函數去結束它的。如果 main() 是在它所創建的線程之前結束，並通過 pthread_exit() 退出，那么其他線程將繼續執行。否則，它們將在 main() 結束時自動被終止。
下面以一個實例來說明一下main()函數是否通過 pthread_exit() 退出的不同 下面是代碼
#include <iostream> #include <pthread.h> using namespace std; #define NUM_THREADS 5 void* say_hello(void* args) { cout << "Hello Runoob！" << endl; } int main() { pthread_t tids[NUM_THREADS];// 定義線程的 id 變量，多個變量使用數組 for(int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) { //參數依次是：創建的線程id，線程參數，調用的函數，傳入的函數參數 pthread_create(&tids[i], NULL, say_hello, NULL); } //等各個線程退出后，進程才結束，否則進程強制結束了，線程可能還沒反應過來； pthread_exit(NULL);//倆次運行的不同之處在於有沒有這一行 }
//有這一行的運行結果 Hello Runoob！Hello Runoob！ Hello Runoob！ Hello Runoob！ Hello Runoob！ //上面是一種結果 由於多個線程之間是同步的 所以輸出結果可以有多種 下面是我第二次運行的結果 Hello Runoob！Hello Runoob！ Hello Runoob！ Hello Runoob！ Hello Runoob！
//沒有這一行的運行結果 Hello Runoob！ //5個線程僅僅只有一個運行完成 其他4個直接中斷運行 //同樣的 運行結果會有其他的情況 下面是我第二次的運行結果 Hello Runoob！Hello Runoob！ Hello Runoob！ Hello Runoob！
線程的參數傳遞
以下簡單的實例代碼使用 pthread_create() 函數創建了 5 個線程，並接收傳入的參數。每個線程打印一個 "Hello Runoob!" 消息，並輸出接收的參數，然后調用 pthread_exit() 終止線程。
//文件名：test.cpp#include <iostream> #include <cstdlib> #include <pthread.h> using namespace std; #define NUM_THREADS 5 void *PrintHello(void *threadid) { // 對傳入的參數進行強制類型轉換，由無類型指針變為整形數指針，然后再讀取 int tid = *((int*)threadid); cout << "Hello Runoob! 線程 ID, " << tid << endl; pthread_exit(NULL); } int main () { pthread_t threads[NUM_THREADS]; int indexes[NUM_THREADS];// 用數組來保存i的值 int rc; int i; for( i=0; i < NUM_THREADS; i++ ){ cout << "main() : 創建線程, " << i << endl; indexes[i] = i; //先保存i的值 // 傳入的時候必須強制轉換為void* 類型，即無類型指針 rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void *)&(indexes[i])); if (rc){ cout << "Error:無法創建線程," << rc << endl; exit(-1); } } pthread_exit(NULL); }
現在編譯並執行程序，將產生下列結果：
main() : 創建線程, 0 main() : 創建線程, 1 main() : 創建線程, 2 main() : 創建線程, 3 main() : 創建線程, 4 Hello Runoob! 線程 ID, 4 Hello Runoob! 線程 ID, 3 Hello Runoob! 線程 ID, 2 Hello Runoob! 線程 ID, 1 Hello Runoob! 線程 ID, 0
向線程傳遞參數
這個實例演示了如何通過結構傳遞多個參數。您可以在線程回調中傳遞任意的數據類型，因為它指向 void，如下面的實例所示：
#include <iostream> #include <cstdlib> #include <pthread.h> using namespace std; #define NUM_THREADS 5 struct thread_data{ int thread_id; 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]); //傳入到參數必須強轉為void*類型，即無類型指針 if (rc){ cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl; exit(-1); } } pthread_exit(NULL); }
當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：
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
連接和分離線程
我們可以使用以下兩個函數來連接或分離線程：
pthread_join (threadid, status) pthread_detach (threadid) pthread_join() 子程序阻礙調用程序，直到指定的 threadid 線程終止為止。當創建一個線程時，它的某個屬性會定義它是否是可連接的（joinable）或可分離的（detached）。只有創建時定義為可連接的線程才可以被連接。如果線程創建時被定義為可分離的，則它永遠也不能被連接。
這個實例演示了如何使用 pthread_join() 函數來等待線程的完成。
#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; // 初始化並設置線程為可連接的（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], NULL, wait, (void *)i ); if (rc){ cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl; exit(-1); } } // 刪除屬性，並等待其他線程 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); }
當上面的代碼被編譯和執行時，它會產生下列結果：
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 : 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.
互斥鎖的實現
互斥鎖是實現線程同步的一種機制，只要在臨界區前后對資源加鎖就能阻塞其他進程的訪問。
#include <iostream> #include <pthread.h> using namespace std; #define NUM_THREADS 5 int sum = 0; //定義全局變量，讓所有線程同時寫，這樣就需要鎖機制 pthread_mutex_t sum_mutex; //互斥鎖 void* say_hello( void* args ) { cout << "hello in thread " << *(( int * )args) << endl; pthread_mutex_lock( &sum_mutex ); //先加鎖，再修改sum的值，鎖被占用就阻塞，直到拿到鎖再修改sum; cout << "before sum is " << sum << " in thread " << *( ( int* )args ) << endl; sum += *( ( int* )args ); cout << "after sum is " << sum << " in thread " << *( ( int* )args ) << endl; pthread_mutex_unlock( &sum_mutex ); //釋放鎖，供其他線程使用 pthread_exit( 0 ); } int main() { pthread_t tids[NUM_THREADS]; int indexes[NUM_THREADS]; pthread_attr_t attr; //線程屬性結構體，創建線程時加入的參數 pthread_attr_init( &attr ); //初始化 pthread_attr_setdetachstate( &attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE ); //是設置你想要指定線程屬性參數，這個參數表明這個線程是可以join連接的，join功能表示主程序可以等線程結束后再去做某事，實現了主程序和線程同步功能 pthread_mutex_init( &sum_mutex, NULL ); //對鎖進行初始化 for( int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i ) { indexes[i] = i; int ret = pthread_create( &tids[i], &attr, say_hello, ( void* )&( indexes[i] ) ); //5個進程同時去修改sum if( ret != 0 ) { cout << "pthread_create error:error_code=" << ret << endl; } } pthread_attr_destroy( &attr ); //釋放內存 void *status; for( int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i ) { int ret = pthread_join( tids[i], &status ); //主程序join每個線程后取得每個線程的退出信息status if( ret != 0 ) { cout << "pthread_join error:error_code=" << ret << endl; } } cout << "finally sum is " << sum << endl; pthread_mutex_destroy( &sum_mutex ); //注銷鎖 }
測試結果：
hello in thread hello in thread 1hello in thread 3 0 hello in thread 2 before sum is 0 in thread 1 hello in thread 4 after sum is 1 in thread 1 before sum is 1 in thread 3 after sum is 4 in thread 3 before sum is 4 in thread 4 after sum is 8 in thread 4 before sum is 8 in thread 0 after sum is 8 in thread 0 before sum is 8 in thread 2 after sum is 10 in thread 2 finally sum is 10
可知，sum的訪問和修改順序是正常的，這就達到了多線程的目的了，但是線程的運行順序是混亂的，混亂就是正常？
信號量的實現
信號量是線程同步的另一種實現機制，信號量的操作有signal和wait，本例子采用條件信號變量
pthread_cond_t tasks_cond;信號量的實現也要給予鎖機制。
#include <iostream> #include <pthread.h> #include <stdio.h> using namespace std; #define BOUNDARY 5 int tasks = 10; pthread_mutex_t tasks_mutex; //互斥鎖 pthread_cond_t tasks_cond; //條件信號變量，處理兩個線程間的條件關系，當task>5，hello2處理，反之hello1處理，直到task減為0 void* say_hello2( void* args ) { pthread_t pid = pthread_self(); //獲取當前線程id cout << "[" << pid << "] hello in thread " << *( ( int* )args ) << endl; bool is_signaled = false; //sign while(1) { pthread_mutex_lock( &tasks_mutex ); //加鎖 if( tasks > BOUNDARY ) { cout << "[" << pid << "] take task: " << tasks << " in thread " << *( (int*)args ) << endl; --tasks; //modify } else if( !is_signaled ) { cout << "[" << pid << "] pthread_cond_signal in thread " << *( ( int* )args ) << endl; pthread_cond_signal( &tasks_cond ); //signal:向hello1發送信號，表明已經>5 is_signaled = true; //表明信號已發送，退出此線程 } pthread_mutex_unlock( &tasks_mutex ); //解鎖 if( tasks == 0 ) break; } } void* say_hello1( void* args ) { pthread_t pid = pthread_self(); //獲取當前線程id cout << "[" << pid << "] hello in thread " << *( ( int* )args ) << endl; while(1) { pthread_mutex_lock( &tasks_mutex ); //加鎖 if( tasks > BOUNDARY ) { cout << "[" << pid << "] pthread_cond_signal in thread " << *( ( int* )args ) << endl; pthread_cond_wait( &tasks_cond, &tasks_mutex ); //wait:等待信號量生效，接收到信號，向hello2發出信號，跳出wait,執行后續 } else { cout << "[" << pid << "] take task: " << tasks << " in thread " << *( (int*)args ) << endl; --tasks; } pthread_mutex_unlock( &tasks_mutex ); //解鎖 if( tasks == 0 ) break; } } int main() { pthread_attr_t attr; //線程屬性結構體，創建線程時加入的參數 pthread_attr_init( &attr ); //初始化 pthread_attr_setdetachstate( &attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE ); //是設置你想要指定線程屬性參數，這個參數表明這個線程是可以join連接的，join功能表示主程序可以等線程結束后再去做某事，實現了主程序和線程同步功能 pthread_cond_init( &tasks_cond, NULL ); //初始化條件信號量 pthread_mutex_init( &tasks_mutex, NULL ); //初始化互斥量 pthread_t tid1, tid2; //保存兩個線程id int index1 = 1; int ret = pthread_create( &tid1, &attr, say_hello1, ( void* )&index1 ); if( ret != 0 ) { cout << "pthread_create error:error_code=" << ret << endl; } int index2 = 2; ret = pthread_create( &tid2, &attr, say_hello2, ( void* )&index2 ); if( ret != 0 ) { cout << "pthread_create error:error_code=" << ret << endl; } pthread_join( tid1, NULL ); //連接兩個線程 pthread_join( tid2, NULL ); pthread_attr_destroy( &attr ); //釋放內存 pthread_mutex_destroy( &tasks_mutex ); //注銷鎖 pthread_cond_destroy( &tasks_cond ); //正常退出 }
測試結果：
先在線程2中執行say_hello2，再跳轉到線程1中執行say_hello1，直到tasks減到0為止。
[2] hello in thread 1 [2] pthread_cond_signal in thread 1 [3] hello in thread 2 [3] take task: 10 in thread 2 [3] take task: 9 in thread 2 [3] take task: 8 in thread 2 [3] take task: 7 in thread 2 [3] take task: 6 in thread 2 [3] pthread_cond_signal in thread 2 [2] take task: 5 in thread 1 [2] take task: 4 in thread 1 [2] take task: 3 in thread 1 [2] take task: 2 in thread 1 [2] take task: 1 in thread 1
初學多線程 這個文章中間的線程參數傳遞存在問題 每一次運行存在參數中有int行的數據
程序就會boom boom boom
但是我不知道是為什么
希望各位大佬可以告訴我為什么 或者是你們電腦上面沒有問題0.0
多線程的同步機制 所以有一些運行結果不是一樣也不用在意 你多運行幾次 說不定就有一次的運行結果和我的是一樣的了
此文轉+改，http://www.cnblogs.com/quincyhu/p/5884361.html