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【C++学习】——(十一)线程

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

【C++学习】——(十一)线程

【C++学习】——(十一)线程 开篇

  多线程是开发中必不可少的,往往我们需要多个任务并行,就需要多线程开发;就好比图像检测和图像结果的处理,这就是一个可闭环的任务,用多线程是可以加速这个任务的;

线程的状态
  • 就绪态:线程能够运行,正在等待处理机资源;
  • 运行态:正在运行,可能有多个线程处于运行态;
  • 阻塞态:线程由于等待某些条件而无法运行,例如IO、锁、互斥量等;
  • 终止态:线程从起始函数返回或被取消;

多线程的构建

有三种方式可以构建多线程,前提是都需要引入pthread.h这个头文件;

1、函数;

2、仿函数;

3、Lambda表达式;

三者的本质都是在调用函数;

// 函数方式
void fun(string s){
    cout<< &s< 
  • 上面代码为最简单线程的一个构造;

  • join函数是一个等待线程完成函数,主线程需要等待子线程运行结束才可以结束;还有一个detach的函数,会让线程在后台运行,需要等到程序退出才结束;


计算时间

计算时间在这里介绍两种方式:

一、程序运行时间

long n =0;
clock_t start,finish;
start=clock();
while(n<1000000000)
	n++;
finish=clock();
printf("spend time %f s n", (double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC);
printf("spend time %f ms n", (double)(finish-start)/1000);
  • 这种方式和系统时间无关,一般用来调试时打印时间;

二、chrono

#include 

//方式三 chrono
std::chrono::system_clock::time_point Cstart = std::chrono::system_clock::now();    //系统时间
//    std::chrono::steady_clock::time_point Cstart = std::chrono::steady_clock::now();    //稳定时间

long n =0 ;
while(n<1000000000)n++;
std::chrono::system_clock::time_point Cend = std::chrono::system_clock::now();    //系统时间

std::chrono::duration spend_time = Cend-Cstart;
cout< 
  • 这个方式用系统时间进行计算,在实际程序中用这个方式;

共享资源和互斥锁
  • 关于互斥锁的概念,引用这篇博主的讲解:文章

  • 引入互斥锁原因:当有两个线程共享一块资源时,容易造成冲突,也就是上个线程还没结束就进行下个线程,举个例子就是读写操作,添加互斥锁可以很好的解决这个冲突问题;

  • 互斥锁是个简单的加锁方法,互斥锁只有两种状态:上锁(lock)和解锁(unlock);

  • 互斥锁特点:

    1、原子性:把一个互斥量锁定为一个原子操作,这意味着如果一个线程锁定了一个互斥量,没有其他线程在同一时间可以成功锁定这个互斥量;

    2、唯一性:如果一个线程锁定了一个互斥量,在它解除锁定之前,没有其他线程可以锁定这个互斥量;

    3、非繁忙等待:如果一个线程已经锁定了一个互斥量,第二个线程又试图去锁定这个互斥量,则第二个线程将被挂起(不占用任何cpu资源),直到第一个线程解除对这个互斥量的锁定为止,第二个线程则被唤醒并继续执行,同时锁定这个互斥量。

互斥锁的使用:

mutex mtx;   //创建互斥锁对象

mtx.lock();
g_pcm_elapseds.push_back(std::make_pair(pcm_data, elapsed));	// 执行语句
mtx.unlock();
condition_variable
  • condition_variable条件变量可以阻塞(wait)调用的线程直到使用(notify_one或notify_all)通知恢复为止

使用案例:

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;


void print_thread_id(int id){
    std::unique_lock lck(mtx);
    cv.wait(lck,[]{return ready;});
    std::cout<< "thread"< lck(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_all();    // 唤醒所有线程
};


int main(){
    std::thread threads[10];
    for(int i=0;i<10;i++){
        threads[i] = std::thread(print_thread_id,i);
    }
    std::cout<< " thread read all done"< 
线程池 

作用:每一个任务都起一个线程,这样的效率是不高的,起一个线程池,哪个线程空闲就来处理任务,这样的结构高效;

实现思想:管理一个任务队列,一个线程队列,然后每次取一个任务队列分配给一个线程去做,循环反复;

这里参考一个Github:地址

其中的ThreadPool.h头文件写的很好,可以直接使用;

关于多线程与线程池的概念,这里推荐:https://www.cnblogs.com/haippy/p/3284540.html

写的特别具体,实战代码也很多,大家可以参考参考;

总结

  线程这部分涉及的知识点比较多,实现起来细节也多。本篇先对其中的概念部分进行总结,实战代码部分可参考我提供的文章进行学习。后续有精力会更新在线程的实战,想要掌握线程还是需要从实战中学习。

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