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进行与线程

多线程是指多个线程并发执行的过程。

进程与线程的关系：

• 进程是一个独立运行的应用程序
• 线程是指进程内独立执行的一个单元，一个进程中可能有多个线程。

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C++中如何实现多线程

使用 #include <thread> 头文件，里面定义了很多的线程函数。

其中，使用 thread 创建一个线程.

比如我有两个函数，分别是：

• print1是主线程。
• 下面四个函数分别是子线程。

void print1() {
	std::cout << "主线程\n";
}
void printtttt1() {
	Sleep(2000);
	std::cout << "子线程1\n";
}
void printtttt2() {
	Sleep(2000);
	std::cout << "子线程2\n";
}
void printtttt3() {
	Sleep(2000);
	std::cout << "子线程3\n";
}

现在我们想让他们四个同时执行？如何操作。

1. 首先来创建线程对象：

thread 用作线程对象类型，然后传递一个函数指针（以模板形式）给到这个对象，则这个对象就是一个线程对象。

我们将这三个子线程分别为三个不同的线程对象。print1为主线程。

std::thread t1(printtttt1);
std::thread t2(printtttt2);
std::thread t3(printtttt3);

创建完成后我们使用 join 来将子线程添加到主线程中：

t1.join(); 
t2.join();
t3.join();

然后运行，就会发现，三个子线程和主线程同时结束，说明多线程有效。

int main() {
	std::thread t1(printtttt1);
	std::thread t2(printtttt2);
	std::thread t3(printtttt3);
	//t.join(); //子线程加入主线程
	//detach: 子线程和主线程各自玩个的，等待主线程执行完毕
	t1.join(); 
	t2.join();
	t3.join();
	print1();
	return 0;
}

观察到细节：

• 三个子线程都有一个等待两秒的功能，如果不是多线程，则很容易想到单纯的运行这四个函数可能需要6秒多才完成。
• 但是他们四个是同时完成的，即只用了两秒。
• 并且我们没有限制线程之间的执行顺序，因此他们的顺序是任意的。

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join函数就是将子线程加入到主线程，然后和主线程一起执行完毕。

还有个 detach函数：

• detach: 子线程和主线程各玩各的的，等待主线程执行完毕则停止。

t1.detach();
t2.detach();
t3.detach();
print1();

则会出现什么？

• 程序立刻结束，我管你子线程执行了没有，只要我的主线程结束了，则程序就结束。 因此程序直接执行主线程函数，而不会执行三个子线程。

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joinable：对线程是否可以join和detach操作进行判断。即一个线程只能进行一次join或者detach操作，如果你写了很多的代码，明明已经join过一次了，但是忘记了，因此又join了一次，这时就会 报错！！！

该函数在可以 join 或 detach 的时候返回true，否则返回false。

因此常见的可以避免错误的方式：

if (t1.joinable()) {
		t1.join(); //t1.detach()
	}

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创建线程的多种方式

thread类型的构造函数是怎样的呢？ 它可以构造什么样的线程函数对象呢？

template <class _Fn, class... _Args,   .......... >
explicit thread(_Fn&& _Fx, _Args&&... _Ax) {
        _Start(_STD forward<_Fn>(_Fx), _STD forward<_Args>(_Ax)...);
}

• Fn：接受一个函数指针。
• Args：接受函数的参数。

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无参函数

这是最简单的创建线程的方式：

// 1. 传递无参void函数
void print() {
	std::cout << "子线程: " << "传递无参void函数\n";
}
void create1() {
	std::thread t1(print);
	t1.join(); //加入主线程
}

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lambda表达式

// 2. 传递lambda表达式
void create2() {
	std::thread t1([]() {
		std::cout << "lambda表达式\n";
		});

	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}
}

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常成员函数

• 普通内置类型：int
• 常引用：const string& ； const int&
• 常指针：const int*
• 都可以直接传递

// 3. 传递有参函数
// 3.1  普通参数
void print2(int num, const std::string& name, const int age, const int& yina, const int* cp) {
	std::cout << "num: " << num << " name: " << name << " age: " << age << " yina: "
		<< yina << " cp: " << *cp << '\n';
}
void create3() {
	int num = 10, age = 20, yina = 999, cpnum = 50;
	std::thread t1(print2, num, "你好", age, yina, &cpnum);
	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}
}

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not常成员引用函数

• not常引用： 如果是**不带const**的引用类型，则必须使用 std::ref 修饰，否则会报错：
• not常指针：不会报错。

// 必须加以 ref 修饰；否则就传递const的引用
void print3(int& num) {
	std::cout << "引用 num: " << num << '\n';
}
void create4() {
	int num = 10;
	std::thread t1(print3, std::ref(num));
	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}
}

//不会报错，const和非const的指针都不会报错，传递地址即可
void print4(int* num) {
	std::cout << "指针 num: " << *num << '\n';
}
void create5() {
	int num = 10;
	std::thread t1(print4, &num);
	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}
}

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智能指针

传递智能指针 unique_ptr 需要加 move移动，因为unique_ptr只允许存在一份，但是移动后本地将消失。

void print5(std::unique_ptr<int> ptr) {
	std::cout << "智能指针: " << *ptr.get() << '\n';
}
void create6() {
	std::unique_ptr<int> pointer(new int{ 100 });
	std::thread t1(print5, std::move(pointer));
	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}

	//null
	std::cout << "移动之后,智能指针: " << pointer.get() << '\n';
}

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仿函数

直接传递即可。

class Foo {
public:
	Foo() {}
	void operator()() {
		std::cout << "仿函数\n";
	}
};
void create7() {
	Foo f = Foo();
	//1. 仿函数对象
	std::thread t1(f);
	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}

	//2. 匿名函数对象
	std::thread t2((Foo()));
	if (t2.joinable()) {
		t2.join();
	}
}

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类的普通成员函数

函数指针的形式，先传递类名所对应的**函数地址，然后再传递类对象**。

class Aoo {
public:
	Aoo() {}
	void test() {
		std::cout << "普通成员函数\n";
	}
};
void create8() {
	Aoo a = Aoo();
	std::thread t1(&Aoo::test,a);
	if (t1.joinable()) {
		t1.join();
	}
}

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综合测试

int main() {
	create1();
	create2();
	create3();
	create4();
	create5();
	create6();
	create7();
	create8();
	return 0;
}

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