C++創(chuàng)建多線程的方法總結
一、多線程預備知識
多線程本質(zhì)是將程序的運行拆分為部分，每個線程都有自己的執(zhí)行上下文，包括它的程序計數(shù)器，寄存器和棧，并且它們獨立地執(zhí)行，互不干擾。我們必須要明確的是多線程的實現(xiàn)依賴硬件條件：多線程需要多核處理器。多核處理器可以同時執(zhí)行多個線程，因此多線程可以利用多核處理器的多個內(nèi)核來實現(xiàn)更快的處理速度和更高的性能。通過使用多核處理器，可以把多個線程并行執(zhí)行，從而實現(xiàn)更高的性能和更快的處理速度。
比如說，在圖像處理應用中，如果使用多核處理器，可以把圖像處理任務分成多個獨立的部分，并使用多個線程分別執(zhí)行每個部分。每例如，線程 1 可以處理圖像的顏色校正，線程 2 可以處理圖像的縮放，線程 3 可以處理圖像的旋轉等。由于每個線程都可以同時執(zhí)行，因此處理速度比單線程處理要快得多。需要注意的是，在這種情況下，還需要考慮線程間的同步和通信，以確保線程之間的數(shù)據(jù)一致性。
二、C++11 std::thread
2.1 創(chuàng)建線程
#include <iostream>
#include <thread>
void foo()
{
std::cout << "Hello from thread" << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t1(foo);
t1.join();
return 0;
}在上面的代碼中，通過 std::thread t1(foo) 創(chuàng)建了一個新線程，并在新線程中執(zhí)行了函數(shù) foo。
2.2 線程管理
#include <iostream>
#include <thread>
void foo()
{
std::cout << "Hello from thread" << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t1(foo);
t1.join();
t1.detach();
return 0;
}在上面的代碼中，通過調(diào)用 t1.join() 可以等待線程 t1 結束，并通過調(diào)用 t1.detach() 可以分離線程 t1，使線程在后臺運行。
std::thread::detach() 方法是分離線程的方法，通過調(diào)用 detach() 方法，可以讓線程在后臺獨立運行，不需要等待線程結束即可返回。與調(diào)用 join() 方法不同，分離的線程不受父線程的控制，因此如果父線程結束，分離的線程不會因此結束。請注意，分離的線程一旦開始執(zhí)行，它將獨立運行，不受任何控制，因此不能在父線程中等待它的結束或者通過其他方式獲取其結果。如果需要等待線程結束，請使用 join() 方法。
分離線程的主要作用是讓線程在后臺獨立運行，不需要等待線程結束即可返回。這樣可以在不需要等待線程結束的情況下，在父線程中執(zhí)行其他任務，從而提高程序的效率。
2.3 傳遞參數(shù)
#include <iostream>
#include <thread>
void foo(int x)
{
std::cout << "Hello from thread, x = " << x << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t1(foo, 10);
t1.join();
return 0;
}在上面的代碼中，通過在創(chuàng)建線程時傳遞參數(shù) 10，并在函數(shù) foo 中讀取參數(shù)，實現(xiàn)了在線程中傳遞參數(shù)的功能。
2.4 線程間通信
2.4.1 使用共享變量和互斥量（互斥鎖）：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
int g_num = 0;
std::mutex g_num_mutex;
void print_num() {
while (true) {
g_num_mutex.lock();
if (g_num >= 100) {
g_num_mutex.unlock();
break;
}
std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << ": " << g_num++ << std::endl;
g_num_mutex.unlock();
}
}
int main() {
std::thread t1(print_num);
std::thread t2(print_num);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}我們定義了一個全局變量g_num，兩個線程分別運行print_num函數(shù)。print_num函數(shù)不斷地對g_num變量進行讀寫操作，并使用互斥量g_num_mutex對該變量進行加鎖。這樣可以確保在每次讀寫操作時，不會有其他線程訪問g_num變量。如果g_num的值已經(jīng)大于等于100，則表示線程退出。最后主線程調(diào)用join函數(shù)，等待其他線程退出。
2.4.2 使用共享內(nèi)存
#include <iostream>
#include <thread>
#include <string>
using namespace std;
string message;
void write_message()
{
message = "Hello World";
}
void read_message()
{
cout << message << endl;
}
int main()
{
thread t1(write_message);
thread t2(read_message);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}2.5 其他線程相關信息
std::thread::hardware_concurrency()：返回當前系統(tǒng)支持的最大線程數(shù)。std::thread::native_handle()：返回線程的原生句柄，在不同的平臺中可能不同。std::thread::joinable()：判斷線程是否可以被 join，如果線程已經(jīng)結束或者被分離，則返回 false。std::thread::join()：等待線程結束，直到線程結束才返回。std::thread::detach()：分離線程，使線程可以在后臺運行，并且不需要等待其結束。std::thread::get_id()：返回線程ID。
三、boost多線程庫
官方文檔：
Boost 庫中的 boost::thread 類可以方便地創(chuàng)建和管理多線程。以下是一個使用 Boost 庫中的 boost::thread 類創(chuàng)建多線程的簡單示例：
#include <iostream>
#include <boost/thread.hpp>
void worker_thread()
{
std::cout << "Worker thread is running" << std::endl;
}
int main()
{
boost::thread worker(worker_thread);
std::cout << "Main thread is running" << std::endl;
worker.join();
return 0;
}四、POSIX線程（Linux&Unix）
C++ POSIX 線程（pthread）庫可以幫助您在 C++ 中創(chuàng)建和管理多線程。下面是一個創(chuàng)建和啟動一個新線程的示例代碼：
#include <pthread.h>
#include <iostream>
void *thread_func(void *arg)
{
std::cout << "Thread started with argument: " << *((int *)arg) << std::endl;
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t thread_id;
int arg = 42;
// 創(chuàng)建新線程
int result = pthread_create(&thread_id, NULL, thread_func, &arg);
if (result != 0) {
std::cerr << "Error: pthread_create() failed" << std::endl;
return 1;
}
// 等待線程結束
result = pthread_join(thread_id, NULL);
if (result != 0) {
std::cerr << "Error: pthread_join() failed" << std::endl;
return 1;
}
return 0;
}這段代碼中，pthread_create 函數(shù)用于創(chuàng)建一個新線程，并啟動它。第一個參數(shù)是一個指向線程 ID 的指針，第二個參數(shù)指定了線程的屬性，通常為 NULL，第三個參數(shù)是線程函數(shù)的地址，最后一個參數(shù)是傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)。
pthread_join 函數(shù)等待線程結束，第一個參數(shù)是線程 ID，第二個參數(shù)是接收線程返回值的指針，通常為 NULL。
五、 Windows線程庫
5.1 線程使用
下面是使用Windows API創(chuàng)建線程并打印數(shù)字并獲取重要的線程信息的代碼示例：
#include <iostream>
#include <Windows.h>
DWORD WINAPI ThreadFunction(LPVOID lpParam)
{
// 獲取當前線程ID
DWORD threadId = GetCurrentThreadId();
std::cout << "Thread ID: " << threadId << std::endl;
// 獲取線程傳入的參數(shù)
int threadParam = *(int*)lpParam;
for (int i = 0; i < threadParam; i++)
{
std::cout << i << std::endl;
}
return 0;
}
int main()
{
int num = 10;
// 創(chuàng)建線程
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunction, &num, 0, NULL);
// 等待線程結束
WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);
// 關閉線程句柄
CloseHandle(hThread);
return 0;
}5.2 線程通信
在 Windows API 中，可以使用 CreateThread 函數(shù)創(chuàng)建線程，以下是通過共享變量實現(xiàn)線程間通信的代碼示例：
#include <Windows.h>
#include <iostream>
DWORD WINAPI ThreadFunction1(LPVOID lpParam)
{
int* sharedVariable = (int*)lpParam;
while (true)
{
if (*sharedVariable == 0)
{
std::cout << "Thread 1: sharedVariable = " << *sharedVariable << std::endl;
*sharedVariable = 1;
}
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ThreadFunction2(LPVOID lpParam)
{
int* sharedVariable = (int*)lpParam;
while (true)
{
if (*sharedVariable == 1)
{
std::cout << "Thread 2: sharedVariable = " << *sharedVariable << std::endl;
*sharedVariable = 0;
}
}
return 0;
}
int main()
{
int sharedVariable = 0;
HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunction1, &sharedVariable, 0, NULL);
HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunction2, &sharedVariable, 0, NULL);
WaitForMultipleObjects(2, &hThread1, TRUE, INFINITE);
CloseHandle(hThread1);
CloseHandle(hThread2);
return 0;
}在主函數(shù)中，我們調(diào)用了 CreateThread 函數(shù)創(chuàng)建了兩個線程，將共享變量 sharedVariable 的地址作為參數(shù)傳入。線程 1 和線程 2 都通過判斷共享變量的值來實現(xiàn)通信，它們每當共享變量的值變化時都會輸出當前的值。
在這個例子中，WaitForMultipleObjects函數(shù)將等待兩個線程hThread1和hThread2完成，并且要求等待所有事件對象完成，因此參數(shù)bWaitAll的值為TRUE。并且dwMilliseconds的值為INFINITE，所以等待時間是無限的。
以上就是C++創(chuàng)建多線程的方法總結的詳細內(nèi)容，更多關于C++創(chuàng)建多線程的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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