音视频学习笔记——c++多线程（一）

✊✊✊🌈大家好！本篇文章主要整理了部分多线程相关的内容重点😇。首先讲解了多进程和多线程并发的区别以及各自优缺点，之后讲解了Thead线程库的基本使用。

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本专栏知识点是通过<零声教育>的音视频流媒体高级开发课程进行系统学习，梳理总结后写下文章，对音视频相关内容感兴趣的读者，可以点击观看课程网址：零声教育

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一、多进程与多线程

首先有一个直观的理解：
  1.进程就是运行中的程序
  2.线程就是进程中的进程

操作系统中可以有多个进程，一个进程中也可以有多个线程。

1.1 多线程并发
多进程并发是将一个应用程序划分为多个独立的进程（每个进程只有一个线程），这些独立的进程之间相互可以通信，共同完成任务。操作系统常常对进程提供大量的保护机制，避免出现一个进程修改其他进程的数据，因此，相对于多线程，使用多进程更容易写出相对安全的代码。但这也造成了多进程并发存在两个不足之处：

1. 进程间的通信，无论是使用信号、套接字、还是文件、管道等方式，其使用要么比较复杂，要么就是速度较慢或者两者兼而有之。
2. 运行多个线程，需要操作系统花费很多资源进行管理。

在多个进程并发完成一个任务时，常会出现操作同一个数据以及进程之间的相互通信，因此，多进程并发不是一个很好的选择。
1.2 多线程并发
多线程并发：同一个进程中执行多个线程。

• 优点：线程是轻量级的进程，每个线程可以独立的运行不同的指令序列，且线程不独立拥有资源，依赖于创建它的进程而存在。
  同一进程中的多个线程能够很方便的进行数据共享以及通信，比进程更适用于并发操作。
  不足：缺少操作系统提供的保护机制。在多线程共享数据及通信时，需程序员做更多的操作，并且还需极力避免死锁。

二、Thead线程库的基本使用

2.1 创建线程
要创建线程，我们需要一个可调用的函数或函数对象，作为线程的入口点。
在C++11中，我们可以使用函数指针、函数对象或lambda表达式来实现。
创建线程的基本语法如下：

#include <thread>std::thread t(function_name, args...);

• function_name是线程入口点的函数或可调用对象
• args...是传递给函数的参数
  创建线程后，我们可以使用t.join()等待线程完成，或者使用t.detach()分离线程，让它在后台运行。
  实例1：

	#include <iostream>#include <thread>using namespace std;void doit() { cout << "World!" << endl; }int main() {thread a([] {cout << "Hello, " << flush;}), b(doit);a.join();b.join();return 0;}

运行结果：


上面两次结果并不相同，这是因为多线程运行时是以异步方式执行的，与我们平时写的同步方式不同。异步方式可以同时执行多条语句，谁先执行得快，谁先执行完。
实例2：

	#include <iostream>#include <thread>using namespace std;void thread_1(){cout<<"线程t"<<endl;}void print_message(const string& message) {    cout << message <<endl;cout << "线程 t" << endl;}void increment(int& x) {   ++x;cout << "线程 t2" << endl;}int main() {  cout << "主线程1\n";thread t(thread_1);// 开启线程t，调用：thread_1()t.join();cout << "子线程t结束\n";string message = "Hello, world!";    thread t1(print_message, message);// 开启线程t1，调用：print_message()t1.join();   int x = 0;   thread t2(increment, ref(x));//开启线程t1，调用：increment() t2.join(); cout << "子线程t2结束\n";cout << x << endl;    cout << "全部子进程结束\n";return 0;}

运行结果：

从上面结果，我们很明显能看出，使用t.join()后程序需要等待进程t结束后，才会接着进行。
注意：thread在传递参数时，是以右值传递的。
我们在传递引用的时候，需要用到std::ref和std::cref

• std::ref 可以包装按引用传递的值。
• std::cref 可以包装按const引用传递的值。

2.2 join与detach方式
当线程启动后，一定要在和线程相关联的thread销毁前，确定以何种方式等待线程执行结束。比如上
例中的join。
• detach方式，启动的线程自主在后台运行，当前的代码继续往下执行，不等待新线程结束。
• join方式，等待启动的线程完成，才会继续往下执行。
可以使用joinable判断是join模式还是detach模式。

示例1：join举例

	#include <iostream>#include <thread>using namespace std;void thread_1() {while (1) {cout<<"子线程1"<<endl;}}void thread_2(int x) {while (1) {cout<<"子线程2"<<endl;}}int main() {thread first(thread_1);// 开启线程，调用：thread_1()thread second(thread_2, 100);// 开启线程，调用：thread_2(100)first.join(); // pauses until first finishes 这个操作完了之后才能destroyedsecond.join(); // pauses until second finishes//join完了之后，才能往下执行。while (1) {std::cout << "主线程\n";}return 0;}

线程1和线程2写的是死循环，那么在两个子线程没结束前，主线程不会执行。

示例2：detach举例

	#include <iostream>#include <thread>using namespace std;void thread_1() {while (1) {cout<<"子线程1"<<endl;}}void thread_2(int x) {while (1) {cout<<"子线程2"<<endl;}}int main() {thread first(thread_1);// 开启线程，调用：thread_1()thread second(thread_2, 100);// 开启线程，调用：thread_2(100)first.join(); // pauses until first finishes 这个操作完了之后才能destroyedsecond.join(); // pauses until second finishes//join完了之后，才能往下执行。while (1) {std::cout << "主线程\n";}return 0;}

运行结果：

可以看出，主线程不会等待子线程1和2结束。如果主线程运行结束，程序则结束。
2.3 joinable
joinable()返回一个bool值，判断是join模式还是detach模式。
使用方法；

	if (myThread.joinable()) 1 foo.join();

三、小结

1. 多进程安全但是浪费操作系统资源且进程间相互通信比较麻烦。多线程则可以很好的处理这两个问题，但是使用时需要使用更多操作确保安全。
2. C++11提供了语言层面上的多线程，包含在头文件中。它解决了跨平台的问题，提供了管理线程、保护共享数据、线程间同步操作、原子操作等类。主要讲解了Thead线程库的基本使用，包括join()、joinable()和detach()，并举了很多例子进行补充。

感谢大家阅读！
接下来还会继续更新多线程相关知识，感兴趣的可以看其他笔记！