c++11新特性多线程操作实战

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我是靠谱客的博主迷你人生，最近开发中收集的这篇文章主要介绍c++11新特性多线程操作实战，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

c++11多线程操作

线程

thread

int main()
{
  thread t1(Test1);
  t1.join();
  thread t2(Test2);
  t2.join();
  thread t3 = t1;
  thread t4(t1);
  thread t5 = std::move(t1);
  thread t6(std::move(t1));
  return 0;
}

t3,t4创建失败，因为thread的拷贝构造和赋值运算符重载的原型是：

thread(const thread&) = delete;
thread& operator=(const thread&) = delete;

被禁用了，但是t5, t6线程是创建成功的。std::move把t1转换为右值，调用的是函数原型为thread& operator=(thread&& _Other) noexcept和thread(thread&& _Other) noexcept。

当线程对象t1被移动拷贝和移动赋值给t5和t6的时候，t1就失去了线程控制权，也就是一个线程只能同时被一个线程对象所控制。最直观的是t1.joinable()返回值为false,joinable()函数后面介绍。

使用类成员函数作为线程参数：

class Task
{
public:
  Task(){}
  void Task1() {}
  void Task2() {}
private:
};

int main()
{
  Task task;
  thread t3(&Task::Task1, &task);
  t3.join();
  return 0;
}

关键点是要创建一个类对象，并作为第二个参数传入thread（）线程的构造函数中去。

管理当前线程的函数

yield

此函数的准确性为依赖于实现，特别是使用中的 OS 调度器机制和系统状态。例如，先进先出实时调度器（ Linux 的 SCHED_FIFO ）将悬挂当前线程并将它放到准备运行的同优先级线程的队列尾（而若无其他线程在同优先级，则 yield 无效果）。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
 
// 建议其他线程运行一小段时间的“忙睡眠”
void little_sleep(std::chrono::microseconds us)
{
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto end = start + us;
  do {
    std::this_thread::yield();
  } while (std::chrono::high_resolution_clock::now() < end);
}
 
int main()
{
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 
  little_sleep(std::chrono::microseconds(100));
 
  auto elapsed = std::chrono::high_resolution_clock::now() - start;
  std::cout << "waited for "
       << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(elapsed).count()
       << " microsecondsn";
}

get_id

这个函数不用过多介绍了，就是用来获取当前线程id的，用来标识线程的身份。

std::thread::id this_id = std::this_thread::get_id();

sleep_for

位于this_thread命名空间下，msvc下支持两种时间参数。

std::this_thread::sleep_for(2s);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

sleep_untile

参数构建起来挺麻烦的，一般场景下要求线程睡眠的就用sleep_for就行了

using std::chrono::system_clock;
time_t tt = system_clock::to_time_t(system_clock::now());
struct std::tm *ptm = localtime(&tt);
 std::this_thread::sleep_until(system_clock::from_time_t(mktime(ptm)));

互斥

mutex

对于互斥量看到一个很好的比喻：

单位上有一台打印机（共享数据a），你要用打印机（线程1要操作数据a），同事老王也要用打印机(线程2也要操作数据a)，但是打印机同一时间只能给一个人用，此时，规定不管是谁，在用打印机之前都要向领导申请许可证（lock），用完后再向领导归还许可证(unlock)，许可证总共只有一个,没有许可证的人就等着在用打印机的同事用完后才能申请许可证(阻塞，线程1lock互斥量后其他线程就无法lock,只能等线程1unlock后，其他线程才能lock)，那么，这个许可证就是互斥量。互斥量保证了使用打印机这一过程不被打断。

代码示例：

mutex mtx;

int gNum = 0;
void Test1()
{
  mtx.lock();
  for(int n = 0; n < 5; ++n)
    gNum++;
  mtx.unlock();
}

void Test2()
{
  std::cout << "gNum = " << gNum << std::endl;
}

int main()
{
  thread t1(Test1);
  t1.join();
  thread t2(Test2);
  t2.join();
  return 0;
}

join()表示主线程等待子线程结束再继续执行，如果我们的期望是打印循环自增之后的gNum的值，那t1.join()就放在t2创建之前调用。因为t2的创建就标志着t2线程创建好然后开始执行了。

通常mutex不单独使用，因为lock和unlock必须配套使用，如果忘记unlock很可能造成死锁，即使unlock写了，但是如果在执行之前程序捕获到异常，也还是一样会死锁。如何解决使用mutex造成的死锁问题呢？下面介绍unique_gard和lock_guard的时候详细说明。

timed_mutex
提供互斥设施，实现有时限锁定

recursive_mutex
提供能被同一线程递归锁定的互斥设施

recursive_timed_mutex
提供能被同一线程递归锁定的互斥设施，并实现有时限锁定

通用互斥管理

lock_guard

void Test1()
{
  std::lock_guard<std::mutex> lg(mtx);
  for(int n = 0; n < 5; ++n)
  {
    gNum++;
    std::cout << "gNum = " << gNum << std::endl;
  }
}
int main()
{
  thread t1(Test1);
  thread t2(Test1);
  t1.join();
  t2.join();
  return 0;
}

lock_guard相当于利用RAII机制（“资源获取就是初始化”）把mutex封装了一下，在构造中lock，在析构中unlock。避免了中间过程出现异常导致的mutex不能够正常unlock.