C++多线程

多线程是多任务处理的一种特殊形式,多任务处理允许让电脑同时运行两个或两个以上的程序。一般情况下,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是程序的并发执行。
  • 基于线程的多任务处理是同一程序的片段的并发执行。

多线程程序包含可以同时运行的两个或多个部分。这样的程序中的每个部分称为一个线程,每个线程定义了一个单独的执行路径。

本教程假设您使用的是 Linux 操作系统,我们要使用 POSIX 编写多线程 C++ 程序。POSIX Threads 或 Pthreads 提供的 API 可在多种类 Unix POSIX 系统上可用,比如 FreeBSD、NetBSD、GNU/Linux、Mac OS X 和 Solaris。

创建线程

下面的程序,我们可以用它来创建一个 POSIX 线程:

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

在这里,pthread_create创建一个新的线程,并让它可执行。下面是关于参数的说明:

参数描述
thread指向线程标识符指针。
attr一个不透明的属性对象,可以被用来设置线程属性。您可以指定线程属性对象,也可以使用默认值 NULL。
start_routine线程运行函数起始地址,一旦线程被创建就会执行。
arg运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数,则使用 NULL。

创建线程成功时,函数返回 0,若返回值不为 0 则说明创建线程失败。

终止线程

使用下面的程序,我们可以用它来终止一个 POSIX 线程:

 #include <pthread.h> pthread_exit (status) 

在这里,pthread_exit 用于显式地退出一个线程。通常情况下,pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。

如果 main() 是在它所创建的线程之前结束,并通过 pthread_exit() 退出,那么其他线程将继续执行。否则,它们将在 main() 结束时自动被终止。

实例

以下简单的实例代码使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程,每个线程输出"Hello Runoob!":

实例

#include<iostream>// 必须的头文件#include<pthread.h>usingnamespacestd;#defineNUM_THREADS5// 线程的运行函数void*say_hello(void*args){cout<<"Hello Runoob!"<<endl;return0;}intmain(){// 定义线程的 id 变量,多个变量使用数组pthread_ttids[NUM_THREADS];for(inti=0;i<NUM_THREADS; ++i){//参数依次是:创建的线程id,线程参数,调用的函数,传入的函数参数intret=pthread_create(&tids[i],NULL,say_hello,NULL);if(ret!=0){cout<<"pthread_create error: error_code="<<ret<<endl;}}//等各个线程退出后,进程才结束,否则进程强制结束了,线程可能还没反应过来;pthread_exit(NULL);}

使用 -lpthread 库编译下面的程序:

 $ g++ test.cpp -lpthread -o test.o 

现在,执行程序,将产生下列结果:

 $ ./test.o Hello Runoob! Hello Runoob! Hello Runoob! Hello Runoob! Hello Runoob! 

以下简单的实例代码使用 pthread_create() 函数创建了 5 个线程,并接收传入的参数。每个线程打印一个 "Hello Runoob!" 消息,并输出接收的参数,然后调用 pthread_exit() 终止线程。

实例

//文件名:test.cpp#include<iostream>#include<cstdlib>#include<pthread.h>usingnamespacestd;#defineNUM_THREADS5void*PrintHello(void*threadid){// 对传入的参数进行强制类型转换,由无类型指针变为整形数指针,然后再读取inttid = *((int*)threadid);cout<<"Hello Runoob! 线程 ID, "<<tid<<endl;pthread_exit(NULL);}intmain(){pthread_tthreads[NUM_THREADS];intindexes[NUM_THREADS];// 用数组来保存i的值intrc;inti;for(i=0;i<NUM_THREADS;i++){cout<<"main() : 创建线程, "<<i<<endl;indexes[i]=i;//先保存i的值// 传入的时候必须强制转换为void* 类型,即无类型指针 rc=pthread_create(&threads[i],NULL,PrintHello,(void*)&(indexes[i]));if(rc){cout<<"Error:无法创建线程,"<<rc<<endl;exit(-1);}}pthread_exit(NULL);}

现在编译并执行程序,将产生下列结果:

 $ g++ test.cpp -lpthread -o test.o $ ./test.o main() : 创建线程, 0 main() : 创建线程, 1 Hello Runoob! 线程 ID, 0 main() : 创建线程, Hello Runoob! 线程 ID, 21 main() : 创建线程, 3 Hello Runoob! 线程 ID, 2 main() : 创建线程, 4 Hello Runoob! 线程 ID, 3 Hello Runoob! 线程 ID, 4 

向线程传递参数

这个实例演示了如何通过结构传递多个参数。您可以在线程回调中传递任意的数据类型,因为它指向 void,如下面的实例所示:

实例

#include<iostream>#include<cstdlib>#include<pthread.h>usingnamespacestd;#defineNUM_THREADS5structthread_data{intthread_id;char*message;};void*PrintHello(void*threadarg){structthread_data*my_data;my_data=(structthread_data*)threadarg;cout<<"Thread ID : "<<my_data->thread_id;cout<<" Message : "<<my_data->message<<endl;pthread_exit(NULL);}intmain(){pthread_tthreads[NUM_THREADS];structthread_datatd[NUM_THREADS];intrc;inti;for(i=0;i<NUM_THREADS;i++){cout<<"main() : creating thread, "<<i<<endl;td[i].thread_id=i;td[i].message=(char*)"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);}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

 $ g++ -Wno-write-strings test.cpp -lpthread -o test.o $ ./test.o main() : creating thread, 0 main() : creating thread, 1 Thread ID : 0 Message : This is message main() : creating thread, Thread ID : 21 Message : This is message main() : creating thread, 3 Thread ID : 2 Message : This is message main() : creating thread, 4 Thread ID : 3 Message : This is message Thread ID : 4 Message : This is message 

连接和分离线程

我们可以使用以下两个函数来连接或分离线程:

 pthread_join (threadid, status) pthread_detach (threadid) 

pthread_join() 子程序阻碍调用程序,直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时,它的某个属性会定义它是否是可连接的(joinable)或可分离的(detached)。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的,则它永远也不能被连接。

这个实例演示了如何使用 pthread_join() 函数来等待线程的完成。

实例

#include<iostream>#include<cstdlib>#include<pthread.h>#include<unistd.h>usingnamespacestd;#defineNUM_THREADS5void*wait(void*t){inti;longtid;tid=(long)t;sleep(1);cout<<"Sleeping in thread "<<endl;cout<<"Thread with id : "<<tid<<"...exiting"<<endl;pthread_exit(NULL);}intmain(){intrc;inti;pthread_tthreads[NUM_THREADS];pthread_attr_tattr;void*status;// 初始化并设置线程为可连接的(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],NULL,wait,(void*)&i);if(rc){cout<<"Error:unable to create thread,"<<rc<<endl;exit(-1);}}// 删除属性,并等待其他线程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);}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

 main() : creating thread, 0 main() : creating thread, 1 main() : creating thread, 2 main() : creating thread, 3 main() : creating thread, 4 Sleeping in thread Thread with id : 4 ...exiting Sleeping in thread Thread with id : 3 ...exiting Sleeping in thread Thread with id : 2 ...exiting Sleeping in thread Thread with id : 1 ...exiting Sleeping in thread Thread with id : 0 ...exiting Main: completed thread id :0 exiting with status :0 Main: completed thread id :1 exiting with status :0 Main: completed thread id :2 exiting with status :0 Main: completed thread id :3 exiting with status :0 Main: completed thread id :4 exiting with status :0 Main: program exiting. 

更多实例参考:http://www.runoob.com/w3cnote/cpp-multithread-demo.html