标签：c++并发编程
C++11开始支持多线程编程，之前多线程编程都需要系统的支持，在不同的系统下创建线程需要不同的API如pthread_create()，Createthread()，beginthread()等。现在C++11中引入了一个新的线程库,C++11提供了新头文件,主要包含 <thread>、<mutex>、<atomic>、<condition_varible>、<future>五个部分;<thread>等用于支持多线程，同时包含了用于启动、管理线程的诸多工具，同时，该库还提供了包括像互斥量、锁、原子量等在内的同步机制。在这个系列的文章中，我将尝试和大家分享这个新库提供的部分特性为了让你的代码支持多线程库，你环境上的编译器必须支持 C++11，不过幸运的是现在绝大部分的编译器都支持C++11了，除非你手头上的编译器版本是古董级别了，真这样的话，还是建议你赶快升级，不光是为了这次的学习，后面你肯定会用上的。
在看本文之前，如果对什么是线程、什么是进程仍存有疑惑，请先Google之，这两个概念不在本文的范围之内。用多线程只有一个目的，那就是更好的利用cpu的资源，下面两个图很好的反应了这点。
以单cpu为例，假如有个进程，进程功能是从网络上接受数据，将接收到的数据进行处理。我们知道，网络上的数据是有时延的，甚至在你接收数据的这段时间内由于网络等问题接收不到数据，如果是单线程的进程，那么此时你的进程什么也做不了，苦苦的在等待对端的数据。此时cpu被浪费了（假设系统就这一个进程，不考虑将进程切换到其它进程的）。
如果进程含有两个线程，一个线程专门接收数据，暂且叫做A线程吧；另外一个线程专门负责处理接收的数据，就叫B线程吧。那么情况就不一样了，当由于网络等问题接收不到数据时，阻塞的只是A线程，完全可以通过某种调度机制将cpu调度给B线程让其工作。这样，cpu得到了最大的利用而不至于浪费在那儿。
好了，既然线程的用处这么大，C++11又加了支持多线程的库，那么让我们一窥其庐山真面目吧。
如何启动一个线程
在C++11中，启动一个新的线程非常简单，当你创建一个 std::thread 的实例时，它便会自行启动。同时在创建线程实例时，须提供给该线程一段将要执行的函数，方法之一是在创建线程实例传递一个函数指针。
好吧，不管学什么编程语言，Hello world!感觉总是不会少的，这仿佛已经成为了一个标准。这次我们仍以经典的 "Hello world” 为例来向大家如何创建一个线程：
#include <thread>
#include <iostream>
void hello()
{
std::cout << "Hello world from thread !" << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t(hello);
t.join();
return 0;
}[root@xiaojianping c++]# g++ -std=c++11 -o a a.cpp [root@xiaojianping c++]# ./a terminate called after throwing an instance of 'std::system_error' what(): Enable multithreading to use std::thread: Operation not permitted 已放弃
云行时报错了，编译的时候加上-lpthread
[root@xiaojianping c++]# g++ -std=c++11 -lpthread -o a a.cpp [root@xiaojianping c++]# ./a Hello world from thread !
看到了吧，首先，我们引入了头文件<thread>。在这个头文件中，C++11 提供了管理线程的类和函数。之后，我们定义了一个无返回类型的函数hello，这个函数除了在标准输出流中打印一行文字之外什么也不做。而后，我们定义了一个 std::thread 类型的变量 t，在定义的时候用hello函数名（其实就是一个函数指针）作为 std::thread 类构造函数的参数 。
这个例子中值得注意的是函数 join()。调用join()将导致当前线程等待被 join 的线程结束（在本例中即线程 main 必须等待线程 t结束后方可继续执行）。如果你不调用 join() ，其结果是未定义的 —— 程序可能如你所愿打印出 "Hello world from thread" 以及一个换行，但是也可能只打印出 "Hello world from thread" 却没有换行，甚至什么都不做，那是因为线程 main 可能在线程 t结束之前就返回了。
其次还需注意的就是在编译的时候需加上参数-std=c++11，否则编译不过。
使用Lambda表达式启动线程
如果线程所要执行的代码非常短小时，你完全没必要专门为之创建一个函数，取而代之的是使用 Lambda 表达式（关于Lambda 表达式，有兴趣的朋友可以上网查查它的用法，它也是C++11新加入的特性）。我们可以很轻易地将上述例子改写为使用 Lambda 表达式的形式：
#include <thread>
#include <iostream>
int main()
{
std::thread t([](){
std::cout << "Hello world from thread !"<< std::endl;});
t.join();
return 0;
}[root@xiaojianping c++]# ./b
Hello world from thread !
如上，我们使用了 Lambda 表达式替换掉原来的函数指针。不需要任何怀疑，这段代码和之前使用函数指针的代码实现了完全相同的功能。
是不是觉得开启一个线程就是为了打印一句话有点小题大做是吧，好的，我们现在是该做点什么了。在上个线程函数的基础上，除了打印一句话，我们再加个功能：接受两个参数，计算它们的和并打印出。
#include <thread>
#include <iostream>
//线程执行函数接受两个int类型参数
void hello(int x,int y)
{
std::cout<<"Hello world from thread !" <<std::endl;
std::cout<<"x+y=" <<x+y <<std::endl;
}
int main()
{
std::thread t (hello,10,20);
t.join();
return 0;
}[root@xiaojianping c++]# ./c
Hello world from thread !
x+y=30
程序的运行结果正是我们想要的，没错，向线程函数传参就是这么简单：在创建线程实例的时候和函数指针一起传递过去
区分线程
我们可以回一下我们是如何区分进程的？每个进程都有一个编号，称为pid（进程id），我们就是通过它来区分不同的进程，不光是我们人，其实操作系统也是通过这个pid来区分管理不同的进程。
线程也一样， 每个线程都有唯一的 ID 以便我们加以区分，我们称之为tid（线程id）。使用 std::this_thread 类的 get_id() 便可获取对应线程的tid。下面的例子将创建一些线程并使用 std::this_thread::get_id() 来获取当前线程的tid,并打印出：
#include <thread>
#include <iostream>
#include <vector>
void hello()
{
std::cout << "Hello world from thread: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}
int main()
{
std::vector<std::thread> threads;
for(int i = 0; i < 6; ++i)
{
threads.push_back(std::thread(hello));
}
for(auto& thread : threads)
{
thread.join();
}
return 0;
}[root@xiaojianping c++]# ./thread Hello world from thread: Hello world from thread: Hello world from thread: Hello world from thread: 140598791485184 140598816663296140598799877888 Hello world from thread: 140598783092480 Hello world from thread: 140598774699776 140598808270592 [root@xiaojianping c++]# ./thread Hello world from thread: 140198417712896 Hello world from thread: 140198409320192 Hello world from thread: 140198392534784 Hello world from thread: 140198375749376 Hello world from thread: 140198384142080 Hello world from thread: 140198400927488
看到没，上述结果我肯定不是你所希望看到的，结果似乎混乱了，如果你在你的电脑上多运行几遍，甚至还会出现其它各种结果，那么这种匪夷所思的运行结果究竟是什么原因导致的？
我们知道线程之间是交叉运行的，在上面这个例子，我们并没有去控制线程的执行顺序，某个线程在运行期间可能随时被抢占， 同时可以看到，上面例子的ostream 分几个步骤（首先输出一个 string，然后是 ID，最后输出换行），因此三个线程可能先都只执行了第一个步骤将 Hello world from thread 打印出来，然后每个线程都依次执行完剩余的两个步骤（打印ID，然后换行），这就导致了上面的运行结果。
那么有没有方法解决上面的问题了，答案是肯定的，接下来我们将看到如何使用锁机制控制线程的执行顺序。
#include <thread>
#include <iostream>
#include <vector>
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void hello()
{
pthread_mutex_lock(&lock);
std::cout << "Hello world from thread: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
pthread_mutex_unlock(&lock);
}
int main()
{
std::vector<std::thread> threads;
for(int i = 0; i < 6; ++i)
{
//pthread_mutex_lock(&lock);
threads.push_back(std::thread(hello));
//pthread_mutex_unlock(&lock);
}
for(auto& thread : threads)
{
thread.join();
}
return 0;
}
[root@xiaojianping c++]# ./thread Hello world from thread: 140515972613888 Hello world from thread: 140515939043072 Hello world from thread: 140515930650368 Hello world from thread: 140515964221184 Hello world from thread: 140515955828480 Hello world from thread: 140515947435776 [root@xiaojianping c++]# ./thread Hello world from thread: 140654524454656 Hello world from thread: 140654532847360 Hello world from thread: 140654516061952 Hello world from thread: 140654507669248 Hello world from thread: 140654499276544 Hello world from thread: 140654490883840
看到没有，现在再执行thread程序的时候，就不会乱了。
转载了码农有道，并把后部分完成了。
标签：c++并发编程
原文地址：http://blog.51cto.com/59090939/2055150
