C++多线程编程
一个进程指的是一个正在执行的应用程序，线程对应的英文名称为“thread”，它的功能是执行应用程序中的某个具体任务，比如一段程序、一个函数等。
每个进程执行前，操作系统都会为其分配所需的资源，包括要执行的程序代码、数据、内存空间、文件资源等。一个进程至少包含 1 个线程，可以包含多个线程，所有线程共享进程的资源，各个线程也可以拥有属于自己的私有资源。
进程仅负责为各个线程提供所需的资源，真正执行任务的是线程，而不是进程。
图 1 进程和线程的关系如图所示，所有线程共享的进程资源有：
- 代码：即应用程序的代码；
- 数据：包括全局变量、函数内的静态变量、堆空间的数据等；
- 进程空间：操作系统分配给进程的内存空间；
- 打开的文件：各个线程打开的文件资源，也可以为所有线程所共享，例如线程 A 打开的文件允许线程 B 进行读写操作。
各个线程也可以拥有自己的私有资源，包括寄存器中存储的数据、线程执行所需的局部变量（函数参数）等
所谓多线程，即一个进程中拥有多（≥2）个线程，线程之间相互协作、共同执行一个应用程序
进程：进程可以理解为完成一件事的完整解决方案，而线程可以理解为这个解决方案中的的一个步骤，可能这个解决方案就这只有一个步骤，也可能这个解决方案有多个步骤。
线程：线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，进程包含一个或者多个线程。
多线程：多线程是实现并发（并行）的手段，并发（并行）即多个线程同时执行，一般而言，多线程就是把执行一件事情的完整步骤拆分为多个子步骤，然后使得这多个步骤同时执行。
C++多线程：（简单情况下）C++多线程使用多个函数实现各自功能，然后将不同函数生成不同线程，并同时执行这些线程（不同线程可能存在一定程度的执行先后顺序，但总体上可以看做同时执行）。
进程与线程的区别
1. 线程是程序执行的最小单位，而进程是操作系统分配资源的最小单位；
2. 一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线
3. 进程之间相互独立，但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段，数据集，堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号等)，某进程内的线程在其他进程不可见；
4. 调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多
#include <stdio.h> #include <iostream.h> #include <assert.h> #include <pthread.h> //!bug1 不允许返回一个局部变量，static修饰后局部变量的生命周期持续整个程序运行阶段 /*void * Thread1(void *arg){ printf("http://c.biancheng.net\n"); char str[] = "Thread1成功执行"; return str; }*/ //!bug2 不允许，"Thread1成功执行"是const char[20],invalid conversion from ‘const void*’ to ‘void* /*void * Thread1(void *arg){ printf("http://c.biancheng.net\n"); return "Thread1成功执行"; }*/ //!bug3 testFunc.cpp:(.text+0x72)：对‘pthread_create’未定义的引用 /*由于pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用库libpthread.a,所以在使用pthread_create创建线程时，在编译中要加-lpthread参数: gcc testFunc.cpp -o thread.exe -lpthread(常用这种，-l添加静态库) 或者 gcc -o thread.exe -pthread testFunc.cpp*/ //!bug4 Assertion `res != 0' failed. /*res == 0时说明线程成功创建，assert(expection),expection为假时会输出错误*/ void * Thread1(void *arg){ printf("http://c.biancheng.net\n"); static char str[] = "Thread1成功执行"; return str; } void * Thread2(void *arg){ printf("C语言中文网\n"); static char str[] = "Thread2成功执行"; return str; } int main() { cout << "我是主线程"<<endl; int res; pthread_t mythread1,mythread2; void* thread_result; res = pthread_create(&mythread1, NULL, Thread1, NULL); assert (res == 0) ; res = pthread_create(&mythread2, NULL, Thread2, NULL); assert(res == 0); res = pthread_join(mythread1, &thread_result); //输出线程执行完毕后返回的数据 printf("%s\n", (char*)thread_result); res = pthread_join(mythread2, &thread_result); printf("%s\n", (char*)thread_result); printf("主线程执行完毕"); return 0; }
C++ 实现
#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> using namespace std; /*编译命令g++ -o thread.exe testFunc.cpp -lpthread */ void proc(int a) { cout << "我是子线程,传入参数为" << a << endl; //* 命名空间std::this_thread提供了一组关于当前线程的函数 cout << "子线程中显示子线程id为" << this_thread::get_id() << endl; } int main() { cout << "我是主线程" << endl; int a = 9;
return 0; }
互斥锁：C++具有多线程并发特性，即多个线程同时执行，一个进程可以有多个线程，线程之间可以共享数据，当多个线程同时对共享资源进行操作时，会导致数据混乱
为避免共享资源混乱，C++提出互斥锁的概念：每个线程在对资源操作前都尝试先加锁，成功加锁才能操作，操作结束解锁。
通过“锁”就将资源的访问变成互斥操作，因为同一时刻，只能有一个线程持有该锁。
mutex一般用于为一段代码加锁，以保证这段代码的原子（atomic）操作（指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）原子操作是不可分割的，在执行完毕之前不会被任何其它任务或事件中断），
可能被多个线程修改的数据，我们一般用互斥量（mutex）来保护。
#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> using namespace std; mutex m;//实例化m对象，不要理解为定义变量 void proc1(int a){ m.lock(); cout << "proc1函数正在改写a" << endl; cout << "原始a为" << a << endl; cout << "现在a为" << a + 2 << endl; m.unlock(); } void proc2(int a){ m.lock(); cout << "proc2函数正在改写a" << endl; cout << "原始a为" << a << endl; cout << "现在a为" << a + 1 << endl; m.unlock(); } int main(){ int a = 0; /* 在教程中把线程名与函数名重名了，导致编译不过，在编程中一定注意不要重名 thread proc1(proc1, a); thread proc2(proc2, a); */ thread th1(proc1,a); thread th2(proc2,a); th1.join(); th2.join(); return 0; }/*编译命令g++ -o thread.exe testFunc.cpp -lpthread */
我们期望的结果是
proc1函数正在改写a
原始a为0
现在a为2
proc2函数正在改写a
原始a为0
现在a为1
而如果不加入lock和unlock，两个线程可能会对a同时操作，最后出来的结果每次都不一样，如下：
hx@hx-Precision-3551:~/桌面/Test/src$ ./thread.exe
proc1函数正在改写aproc2函数正在改写a
原始a为0
现在a为2
原始a为0
现在a为1
hx@hx-Precision-3551:~/桌面/Test/src$ ./thread.exe
proc1函数正在改写a
原始a为0
proc2函数正在改写a
现在a为原始a为0
现在a为1
2
CMakeLists.txt
cmake_minimum_required (VERSION 2.8) project (demo) set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CAMKE_CXX_FLAGS} -std=c++11") #设置可执行文件的输出目录，EXECUTABLE_OUT_PATH和PROJECT_SOURCE_DIR是CMake自带的预定义变量，其意义如下， #EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ：目标二进制可执行文件的存放位置 PROJECT_SOURCE_DIR：工程的根目录 #所以，这里set的意思是把存放可执行elf文件的位置设置为工程根目录下的bin目录。 set (EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin) set (SRC_LIST ${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/main.cpp) add_executable(main ${SRC_LIST}) #找到库 find_package(Threads REQUIRED) #把库文件与通过add_executable生成的目标文件连接 target_link_libraries(main ${CMAKE_THREAD_LIBS_INIT})
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