C ++教程

C ++多线程

多线程是一种多任务处理的特殊形式，多任务处理是一种允许您的计算机同时运行两个或多个程序的功能.通常，有两种类型的多任务处理:基于进程和基于线程.

基于进程的多任务处理程序的并发执行.基于线程的多任务处理同时执行同一程序的各个部分.

多线程程序包含两个或多个可以并发运行的部分.这样一个程序的每个部分都称为一个线程，每个线程都定义了一个单独的执行路径.

C ++不包含对多线程应用程序的任何内置支持.相反，它完全依赖于操作系统来提供此功能.

本教程假设您正在使用Linux OS，我们将使用POSIX编写多线程C ++程序. POSIX Threads或Pthreads提供API，可在许多类似Unix的POSIX系统上使用，如FreeBSD，NetBSD，GNU/Linux，Mac OS X和Solaris.

创建线程

以下例程用于创建POSIX线程 :

 
 #include< pthread.h> 
 pthread_create(thread，attr，start_routine，arg)

这里， pthread_create 创建一个新线程并使其可执行.可以在代码中的任何位置任意调用此例程.以下是参数的说明 :

Sr.No	参数&说明
1	线程子程序返回的新线程的不透明唯一标识符.
2	attr 可用于设置线程属性的opaque属性对象.您可以指定线程属性对象，或者为默认值指定NULL.
3	start_routine 线程创建后将执行的C ++例程.
4	arg 可以传递给start_routine的单个参数.它必须通过引用传递为void类型的指针转换.如果不传递参数，则可以使用NULL.

可能的最大线程数由进程创建是依赖于实现的.一旦创建，线程就是对等的，并且可以创建其他线程.线程之间没有隐含的层次结构或依赖关系.

终止线程

我们使用以下例程来终止POSIX线程 :

 
 #include< pthread.h> 
 pthread_exit(status)

这里 pthread_exit 用于显式退出线程.通常，在线程完成其工作并且不再需要存在之后调用pthread_exit()例程.

如果main()在它创建的线程之前完成，并退出pthread_exit()，其他线程将继续执行.否则，当main()完成时，它们将自动终止.

示例

这个简单的示例代码创建了5个线程使用pthread_create()例程.每个主题都打印出一个"Hello World！"消息，然后通过调用pthread_exit()终止.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <pthread.h>

using namespace std;

#define NUM_THREADS 5

void *PrintHello(void *threadid) {
   long tid;
   tid = (long)threadid;
   cout << "Hello World! Thread ID, " << tid << endl;
   pthread_exit(NULL);
}

int main () {
   pthread_t threads[NUM_THREADS];
   int rc;
   int i;
   
   for( i = 0; i < NUM_THREADS; i++ ) {
      cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
      rc = pthread_create(&threads[i], NULL, PrintHello, (void *)i);
      
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   pthread_exit(NULL);
}

使用-lpthread库编译以下程序如下 :

$gcc test.cpp -lpthread

现在，执行你的程序，它提供以下输出 :

main() : creating thread, 0
main() : creating thread, 1
main() : creating thread, 2
main() : creating thread, 3
main() : creating thread, 4
Hello World! Thread ID, 0
Hello World! Thread ID, 1
Hello World! Thread ID, 2
Hello World! Thread ID, 3
Hello World! Thread ID, 4

将参数传递给线程

此示例显示如何通过结构传递多个参数.您可以在线程回调中传递任何数据类型，因为它指向void，如以下示例中所述 :

#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]);
      
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }
   pthread_exit(NULL);
}

编译并执行上述代码时，会产生以下结果 :

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
Joining and Detaching Threads

加入和分离线程

我们可以使用以下两个例程来加入或分离线程 :

 
 pthread_join(threadid，status)
 pthread_detach(threadid)

pthread_join()子例程阻塞调用线程，直到指定的'threadid'线程终止.创建线程时，其中一个属性定义它是可连接还是已分离.只能创建作为可连接创建的线程.如果一个线程被创建为已分离，则它永远不会被连接.

此示例演示如何使用Pthread连接例程等待线程完成.

#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;

   // Initialize and set thread 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], &attr, wait, (void *)i );
      if (rc) {
         cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
         exit(-1);
      }
   }

   // free attribute and wait for the other threads
   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);
}