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九、多线程

3. C++11中的多线程

Linux中是根据多线程库来实现多线程的，C++11也有自己的多线程，那它的多线程又是怎样的？我们来使用一些C++11的多线程。
Makefile：

testThread: testThread.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY: clean
clean:
	rm -f testThread

testThread.cc

#include <iostream>
#include <thread>
#include <unistd.h>
using namespace std;

void threadrun(int num)
{
    while (num)
    {
        cout << "I am thread, num : " << num << endl;
        sleep(1);
        --num;
    }
}

int main()
{
    thread t1(threadrun, 10);
    while (true)
    {
        cout << "I am main thread" << endl;
        sleep(1);
    }

    t1.join();
    
    return 0;
}

编译看看：

我们发现有问题（也可能是其他问题），这是怎么回事呢？其实是 C++11的多线程本质上是对原生线程的封装。所以同样需要链接 phread 动态库。
Makefile：

testThread: testThread.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY: clean
clean:
	rm -f testThread

我们再试试:

确实大部分其编程语言的多线程都是对原生线程的封装，原因是为了可移植性。
我们在进程部分学过 非阻塞等待 ，进程在等待子进程退出时，可以执行其他任务，在线程这里，同样有这样的技术，叫做线程分离。我们要是不关注线程的结果，只需要线程把自己的任务完成，这种情况就可以将线程进行分离。

Makefile：

testThread: testThread.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY: clean
clean:
	rm -f testThread

testThread.cc：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <unistd.h>
using namespace std;

void* threadrun(void* args)
{
    string str = (const char*)args;
    int cnt = 5;
    while (true)
    {
        if (!(cnt--)) break;
        cout << "I am a new thread " << endl;
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, (void*)"thread1");
    // 线程分离
    pthread_detach(tid);

    while (true)
    {
        cout << "I am the main thread " << endl;
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源。

joinable和分离是冲突的，一个线程不能既是joinable又是分离的。如果将线程分离了又对其join，就会出错。
线程分离底层依旧是属于进程，没有分开，线程分离只是一种状态，唯一的区别就是主线程不需要等待新线程。

4. 线程的简单封装

Makefile：

testThread: testThread.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY: clean
clean:
	rm -f testThread

Thread.hpp：

#ifndef __THREAD_HPP__
#define __THREAD_HPP__

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <string>
#include <functional>
#include <unistd.h>

// 线程命名空间
namespace ThreadModule
{
    // 线程函数模板
    template<typename T>
    using func_t = std::function<void(T&)>;

    // 线程模板
    template<typename T>
    class Thread
    {
    public:
        Thread(func_t<T> func, T data, const std::string& name = "none-name")
        :_func(func)
        ,_data(data)
        ,_threadname(name)
        ,_stop(true)
        {}

        void Excute()
        {
            _func(_data);
        }

        static void* threadtoutine(void* args)
        {
            Thread<T>* self = (Thread<T>*)args;
            self->Excute();
            return nullptr;
        }

        // 启动线程
        bool Start()
        {
            int n = pthread_create(&_tid, nullptr, threadtoutine, this);
            if (n == 0)
            {
                _stop = false;
                return true;
            }
            else return false;
        }

        // 分离线程
        void Detach()
        {
            if (!_stop)
            {
                pthread_detach(_tid);
            }
        }

        // 等待线程结束
        void Join()
        {
            if (!_stop)
            {
                pthread_join(_tid, nullptr);
            }
        }

        std::string name()
        {
            return _threadname;
        }

        // 停止线程
        void Stop()
        {
            _stop = true;
        }

        ~Thread(){}
    private:
        pthread_t _tid;
        std::string _threadname;
        T _data;
        func_t<T> _func;
        bool _stop;
    };
}

#endif

testThread.cc：

#include <iostream>
#include <vector>
#include "Thread.hpp"
using namespace ThreadModule;

const int num = 10;

// 线程执行的任务
void print(int& cnt)
{
    while (cnt)
    {
        std::cout << "hello I am myself thread, cnt: " << cnt-- << std::endl;
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    // 创建多线程
    std::vector<Thread<int>> threads;
    // 创建num个线程，每个线程执行print函数
    for (int i = 0; i < num; ++i)
    {
        std::string name = "thread-" + std::to_string(i + 1);
        threads.emplace_back(print, 10, name);
    }

    // 启动线程
    for (auto& thread : threads)
    {
        thread.Start();
    }

    // 等待线程结束
    for (auto& thread : threads)
    {
        thread.Join();
        std::cout << "wait thread done, thread name: " << thread.name() << std::endl;
    }

    return 0;
}

结果：

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未完待续