【c++11线程库的使用】

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
using namespace std;
void hello(string msg) {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        cout << i;
        cout << endl;
    }
}
int main() {
    //1.创建线程
    thread thread1(hello,"hello Thread");//打印的就是hello Thread
    //主程序等待  看我这个程序运行完了吗
    //第三个知识点：thread1.join();//当上一个线程没有结束之前主线程是不会结束的
    //主线程结束之后我的线程依然可以再后台运行 那就是分离线程detach()
    //第四个知识点：thread1.detach();//这个就是主线程和子线程分离
    //第五个知识点：
    bool isJoin = thread1.joinable();//针对一个线程，可以调用detach,或者join。两者是互斥的关系，
    //也就说一旦调用了join，detach就不能再调用了，反之亦成立。
    //判断是否已经使用过join或者detach可以用joinable。
    if (isJoin) {
        thread1.join();
    }
    cout << "over" << endl;
    return 0;
}

std::ref传递引用类型

 #include<iostream>#include<thread>#include<string>using namespace std;void foo(int& x) {x += 1;}int main() {int a = 1;//thread t(foo, 1);//这个1不是引用是临时变量穿不进去  就释放掉了//所以要用ref  修饰这个a证明这个a就是它需要的引用变量thread t(foo, ref(a));t.join();cout << a << endl;return 0;}

类成员函数作为入口函数，类对象被提前释放

  错误示例：#include <iostream>#include <thread>​class MyClass {public:void func() {std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " started" << std::endl;// do some workstd::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() //线程的信息<< " finished" << std::endl;}};​int main() {MyClass obj;std::thread t(&MyClass::func, &obj);// obj 被提前销毁了，会导致未定义的行为return 0;}

上面的代码中，在创建线程之后，obj 对象立即被销毁了，这会导致在线程执行时无法访问 obj 对象，可能会导致程序崩溃或者产生未定义的行为。

为了避免这个问题，可以使用 std::shared_ptr 来管理类对象的生命周期，确保在线程执行期间对象不会被销毁。具体来说，可以在创建线程之前，将类对象的指针封装在一个 std::shared_ptr 对象中，并将其作为参数传递给线程。这样，在线程执行期间，即使类对象的所有者释放了其所有权，std::shared_ptr 仍然会保持对象的生命周期，直到线程结束。

 #include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>using namespace std;class A {public:void foo() {cout << "hello world" << endl;;}};int main() {shared_ptr<A> a = make_shared<A>();//这个指针就是一直有效的//如果使用指针就还得手动释放内存  就很麻烦所以用智能指针//不需要这个变量的时候就释放掉thread t(&A::foo, a); // 这个指针就是一直有效的t.join();return 0;}

互斥量解决多线程数据共享问题

数据共享问题分析

在多个线程中共享数据时，需要注意线程安全问题。如果多个线程同时访问同一个变量，并且其中至少有一个线程对该变量进行了写操作，那么就会出现数据竞争问题。数据竞争可能会导致程序崩溃、产生未定义的结果，或者得到错误的结果。

为了避免数据竞争问题，需要使用同步机制来确保多个线程之间对共享数据的访问是安全的。常见的同步机制包括互斥量、条件变量、原子操作等。

 //这个就是互相抢夺资源的代码#include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>using namespace std;int a = 0;void foo() {for (int i = 0; i <= 10000; i++) {a += 1;}}int main() {thread t1(foo);thread t2(foo);​t1.join();t2.join();cout << a << endl;//输出17520  预期结果是20000 这就是互相抢夺资源了return 0;}

互斥锁解决

 #include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>#include<mutex>using namespace std;int a = 0;mutex mtx;void foo() {for (int i = 0; i < 10000; i++) {mtx.lock();//lock枷锁操作 如果不解锁其它线程是不能执行下面操作的a += 1;mtx.unlock();}}int main() {thread t1(foo);thread t2(foo);​t1.join();t2.join();cout << a << endl;//输出是20000 return 0;}

互斥量死锁

 //这就是死锁  死锁就是func_1在等着m2的所有权  func_2在等着m1的所有权  但是他俩都再互相等所以就没有释放彼此的锁就产生了死锁#include<iostream>#include<thread>#include<mutex>using namespace std;​mutex m1,m2;void func_1() {for (int i = 0; i < 50; i++) {m1.lock();m2.lock();m1.unlock();m2.unlock();​}}void func_2() {for (int i = 0; i < 50; i++) {m2.lock();m1.lock();m2.unlock();m1.unlock();​}}int main() {thread t1(func_1);thread t2(func_2);​t1.join();t2.join();cout << "over" << endl;return 0;}

lock_guard 与 std::unique_lock

lock_guard的特点：

• 当构造函数被调用时，该互斥锁会被自动锁定

• 当析构函数被调用时，该互斥锁会被自动解锁

• lock_guard对象不能复制或移动，因此只能在局部作用域中使用

 #include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>#include<mutex>using namespace std;int a = 0;mutex mtx;void foo() {for (int i = 0; i < 10000; i++) {lock_guard<mutex>lg(mtx);a += 1;}}int main() {thread t1(foo);thread t2(foo);​t1.join();t2.join();cout << a << endl;//输出20000 return 0;}

unique_lock:

std:: 是 C++ 标准库中提供的一个互斥量封装类，用于在多线程程序中对互斥量进行加锁和解锁操作。它的主要特点是可以对互斥量进行更加灵活的管理，包括延迟加锁、条件变量、超时等。

std::unique_lock 提供了以下几个成员函数：

 `lock()`：尝试对互斥量进行加锁操作，如果当前互斥量已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到互斥量被成功加锁。​`try_lock()`：尝试对互斥量进行加锁操作，如果当前互斥量已经被其他线程持有，则函数立即返回 `false`，否则返回 `true`。​`try_lock_for(const std::chrono::duration<Rep, Period>& rel_time)`：尝试对互斥量进行加锁操作，如果当前互斥量已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到互斥量被成功加锁，或者超过了指定的时间。​`try_lock_until(const std::chrono::time_point<Clock, Duration>& abs_time)`：尝试对互斥量进行加锁操作，如果当前互斥量已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到互斥量被成功加锁，或者超过了指定的时间点。​`unlock()`：对互斥量进行解锁操作。

单例设计模式

单例设计模式是一种常见的设计模式，用于确保某个类只能创建一个实例。由于单例实例是全局唯一的，因此在多线程环境中使用单例模式时，需要考虑线程安全的问题。

下面是一个简单的单例模式的实现：

 #include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>#include<mutex>using namespace std;​//日志功能就是单例模式 class Log {public:Log() {};Log(const Log& log) = delete;//在某些情况下，我们希望类的实例只能有一个。通过禁用拷贝构造函数，我们可以确保不会创建多个相同的实例。Log& operator = (const Log& log) = delete; ​static Log& GetInstance() {//这样写就是全局只有一个log不会有第二个这就是懒汉模式//提前构造了一个对象 需要的时候就返回这个对象static Log log;return log;/** static Log *log = nullptr;//饿汉模式* if(!log) log = new Log;* return *log;//提前不声明指针，需要的时候才创建对象*/}void PrintLog(string msg) {cout << msg << endl;​}};int main() {Log::GetInstance().PrintLog("error");return 0;}

call_once知识

多线程在单例模式中出现的一个问题：就是一下代码因为是单例模式但是线程调用两个线程是并行的 那就声明了两次

 ​#include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>#include<mutex>using namespace std;​//日志功能就是单例模式 class Log {public:Log() {};Log(const Log& log) = delete;Log& operator = (const Log& log) = delete; ​static Log& GetInstance() {//这样写就是全局只有一个log不会有第二个这就是懒汉模式//提前构造了一个对象 需要的时候就返回这个对象static Log log;return log;/** static Log *log = nullptr;//饿汉模式* if(!log) log = new Log;* return *log;//提前不声明指针，需要的时候才创建对象*/}void PrintLog(string msg) {cout << msg << endl;​}};void printError() {Log::GetInstance().PrintLog("error");}int main() {thread t1(printError);thread t2(printError);t1.join();t2.join();​return 0;}

我们就用call_once解决

 #include<iostream>#include<thread>#include<string>#include<memory>#include<mutex>using namespace std;​//日志功能就是单例模式 static Log* log = nullptr;//饿汉模式static once_flag once;class Log {public:Log() {};Log(const Log& log) = delete;Log& operator = (const Log& log) = delete; ​static Log& GetInstance() {//这样写就是全局只有一个log不会有第二个这就是懒汉模式提前构造了一个对象 需要的时候就返回这个对象//static Log log;//return log;if(!log) log = new Log;call_once(once, init);return *log;//提前不声明指针，需要的时候才创建对象}void PrintLog(string msg) {cout << msg << endl;​}static void init() {if (!log) log = new Log;}   };void printError() {Log::GetInstance().PrintLog("error");}int main() {thread t1(printError);thread t2(printError);t1.join();t2.join();​return 0;}

线程池的使用 写的

必要的东西：- 一个线程数组（维护一堆线程）
- 任务队列
- 用户 /生产者向队列里加任务
- 线程数组派线程取任务```
#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
#include<memory>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
#include<queue>
#include<vector>
using namespace std;
#include<functional>
class ThreadPool {
public:ThreadPool(int numThreads) :stop(false) {for (int i = 0; i < numThreads; i++) {threads.emplace_back([this] {//添加任务  用了拉姆达表达式while (1) {unique_lock<mutex> lock(mtx);condition.wait(lock, [this] {//判断任务队列里面有没有任务 有就取return !tasks.empty() || stop;});if (stop && tasks.empty()) {return;}function<void()> task(move(tasks.front()));    tasks.pop();lock.unlock();task();}});}}~ThreadPool() {{unique_lock<mutex> lock(mtx);stop = true;//代表线程结束了}condition.notify_all();for (auto& t : threads) {//自动类型推导 自动判断这个数组里面是什么类型t.join();}}template<class F,class... Args>void enqueue(F &&f,Args&&... args) {function<void()> task =bind(forward<F>(f),forward<Args>(args)...);{unique_lock<mutex> lock(mtx);tasks.emplace(move(task));}condition.notify_one();}
private:vector<thread> threads;//线程数组queue<function<void()>> tasks;mutex mtx;condition_variable condition;//条件变量bool stop;//线程池什么时候终止};
int main() {ThreadPool pool(4);for (int i = 0; i < 10; i++) {pool.enqueue([i]() {cout << "第几个任务" << i << "任务开始" << endl;this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));cout << "第几个任务" << i << "任务结束" << endl;});}return 0;}```