[多线程]C++11多线程用法整理

C++11中加入了<thread>头文件，此头文件主要声明了std::thread线程类。C++11的标准类std::thread对线程进行了封装，定义了C++11标准中的一些表示线程的类、用于互斥访问的类与方法等。应用C++11中的std::thread便于多线程程序的移值。

关联头文件

<thread>：该头文件主要声明了 std::thread 类，另外 std::this_thread 命名空间也在该头文件中。

C++11新标准中引入了四个头文件来支持多线程编程，他们分别是<atomic>,<mutex>,<condition_variable>和<future>。

1. <atomic>：该头文主要声明了两个类, std::atomic 和std::atomic_flag，另外还声明了一套 C 风格的原子类型和与 C 兼容的原子操作的函数。
2. <mutex>：该头文件主要声明了与互斥量(mutex)相关的类，包括 std::mutex系列类，std::lock_guard, std::unique_lock, 以及其他的类型和函数。
3. <condition_variable>：该头文件主要声明了与条件变量相关的类，包括std::condition_variable和std::condition_variable_any。
4. <future>：该头文件主要声明了 std::promise, std::package_task 两个 Provider类，以及 std::future 和 std::shared_future 两个 Future类，另外还有一些与之相关的类型和函数，std::async() 函数就声明在此头文件中。

类成员

参考

• get_id：获取线程ID，返回一个类型为std::thread::id的对象。
• joinable：检查线程是否可被合并join。检查thread对象是否标识一个活动(active)的可行性线程。缺省构造的thread对象、已经完成join的thread对象、已经detach的thread对象都不是joinable。
• hardware_concurrency：静态成员函数，返回当前计算机最大的硬件并发线程数目。基本上可以视为处理器CPU的核心数目。
• native_handle：该函数返回与std::thread具体实现相关的线程句柄。native_handle_type是连接thread类和操作系统SDK API之间的桥梁，如在Linux g++(libstdc++)里，native_handle_type其实就是pthread里面的pthread_t类型，当thread类的功能不能满足我们的要求的时候(比如改变某个线程的优先级)，可以通过thread类实例的native_handle()返回值作为参数来调用相关的pthread函数达到目录。
• join：调用该函数会阻塞当前线程。阻塞调用者(caller)所在的线程直至被join的std::thread对象标识的线程执行结束。
• detach：将当前线程对象所代表的执行实例与该线程对象分离，使得线程的执行可以单独进行。一旦线程执行完毕，它所分配的资源将会被释放。
• swap：交换二个 thread 对象
• operator=：moves the thread object

另外，std::thread::id表示线程ID，定义了在运行时操作系统内唯一能够标识该线程的标识符，同时其值还能指示所标识的线程的状态。

有时候我们需要在线程执行代码里面对当前调用者线程进行操作，针对这种情况，C++11里面专门定义了一个命名空间this_thread，此命名空间也声明在<thread>头文件中，其中包括

• get_id()函数用来获取当前调用者线程的ID；
• yield()函数可以用来将调用者线程跳出运行状态，重新交给操作系统进行调度，即当前线程放弃执行，操作系统调度另一线程继续执行；
• sleep_until()函数是将线程休眠至某个指定的时刻(time point),该线程才被重新唤醒；
• sleep_for()函数是将线程休眠某个指定的时间片(time span)，该线程才被重新唤醒，不过由于线程调度等原因，实际休眠实际可能比sleep_duration所表示的时间片更长。

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

int cnt = 20;
void fun1()
{
    while (cnt > 0)
    {
        if(cnt > 0)
        {
            --cnt;
            cout<< cnt << " ";
        }
    }
}

int main()
{
    thread t1(fun1);
    thread t2(fun1);

    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "\nhere is the main()" << std::endl;

    return 0;
}
//输出，没有按顺序输出
//1918  16 17 15 14 13 12 11 9 10 8 7 6 5 4 3 2 1 0
//here is the main()

mutex和std::lock_guard的使用

头文件是#include <mutex>，mutex是用来保证线程同步的，防止不同的线程同时操作同一个共享数据。

但使用lock_guard则相对安全，它是基于作用域的，能够自解锁，当该对象创建时，它会像m.lock()一样获得互斥锁，当生命周期结束时，它会自动析构(unlock)，不会因为某个线程异常退出而影响其他线程。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;

int cnt = 20;
mutex m;
void fun1()
{
    while (cnt > 0)
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lockGuard(m);
//        m.lock();
        if (cnt > 0)
        {
            --cnt;
            cout<< cnt << " ";
        }
//        m.unlock();
    }
}

int main()
{
    thread t1(fun1);
    thread t2(fun1);

    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "\nhere is the main()" << std::endl;

    return 0;
}
//输出结果，cnt是依次递减的，没有因为多线程而打乱次序
//19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
//here is the main()