1、线程的创建和使用

引入线程库<thread>，其提供了thread类，创建一个线程即实例化一个该类的对象，以此进行线程的创建和使用。

#include<thread>
using namespce std;

1.1 创建线程

一个线程可以用一个 thread 类的对象来表示，thread类中重载了构造函数和移动拷贝构造

#include<iostream>
#include<thread>using namespace std;void funa()
{cout << "thread_funa()" << endl;
}
int main()
{//创建线程——构造函数thread a(funa);cout << a.get_id() << endl;//移动拷贝构造thread b(std::move(a));cout << b.get_id() << endl;b.join();//移动拷贝构造进行资源的交换，所有要注释掉//a.join();cout << "main end" << endl;}

注意： thread类无拷贝构造函数、无赋值运算符，即不能直接用一个事先定义好的thread对象拷贝构造另一个thread对象，也不能不能进行赋值操作。但可以将临时的thread对象赋值给另一个thread即移动拷贝构造，也可以移动赋值。

1.2 线程的使用

thread 提供的函数：线程支持库
thread类常用的成员函数：

成员函数	含义
get_id()	获取当前thread对象的线程id
joinable()	判断当前线程是否活跃（是：true；否：false）即是否支持调用 join()
join()	阻塞当前thread 对象所在的线程，直至thread 对象表示的线程执行完毕
detach()	将当前线程从调用该函数的线程中分离出去，他们彼此独立运行
swap()	交换两个线程的状态

注意：每个thread 对象在调用析构销毁前，要么调用 join() 函数令主线程等待子线程执行完毕，要么调用detach() 函数将子线程和主线程分离，二者必选一，否则存在以下问题：

线程占用的资源无法全部释放，造成内存泄露
当主线程执行完毕而子线程未完时，程序执行引发异常。

在this_thread 命名空间的部分函数：

函数	含义
get_id()	获得当前线程的 ID
yield()	阻塞当前线程让出cpu，直至条件成熟
sleep_for()	阻塞当前线程指定的时间
sleep_until()	阻塞当前线程，直至某个时间点为止

例：

//休眠1000毫秒，1s
this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));

2.实现线程同步

2.1互斥锁

互斥锁用 mutex 类（位于std命名空间中）的对象表示，定义在头文件<mutex>头文件中。
成员函数：lock()——加锁； unlock()——解锁
例：对临界资源变量n的访问

#include<mutex>
using namespcase std;
mutex m; //实例化mutex对象m
void Show_n()
{m.lock();cout << n << endl;m.unlock();
}

实现严格基于作用域的互斥体所有权包装器：lock_fuard
原理：创建 lock_guard 对象时，它试图接收给定互斥的所有权。控制离开创建 lock_guard 对象的作用域时，销毁 lock_guard 并释放互斥。即，创建即加锁，作用域结束自动解锁。

#include<mutex>
using namespcase std;
mutex m; //实例化mutex对象m
void Show_n()
{lock_guard<mutex> g1(m);cout << n << endl;
}
//作用域结束，析构g1,m解锁

lock_gurad传入两个参数，第二个为adopt_lock标识时，表示该互斥量之前必须已经lock，才能使用此参数，故需要提前手动锁定。

#include<mutex>
using namespcase std;
mutex m; //实例化mutex对象m
void Show_n()
{m.lock(); //手动锁定lock_guard<mutex> g1(m, adopt_lock);cout << n << endl;
}
//作用域结束，析构g1,m解锁

实现可移动的互斥体所有权包装器：unique_lock
与lock_guard类似，用法更丰富。

成员函数	含义
lock()	锁定
try_lock()	尝试锁定，若不能，先去执行其他代码并返回false；可以，进行加锁并返回true
unlock()	解锁

unique_lock与lock_guard

	unique_lock	lock_guard
手动lock、unlock	支持	不支持
参数	支持 adopt_lock/try_to_lock/defer_lock	支持 adopt_lock

try_to_lock: 尝试用mutx的lock()去锁定这个mutex，但如果没有锁定成功，会立即返回，不会阻塞在那里
defer_lock: 这个参数表示暂时先不lock，之后手动去lock，但是使用之前也是不允许去lock。

2.2 条件变量

C11提供的两种表示条件变量的类：
都定义在<condition_variable>头文件中，常与互斥锁搭配使用，避免线程间抢夺资源。

condition_variable
该类表示的条件变量只能和unique_lock类表示的互斥锁搭配使用；
condition_variable_any
该类表示的条件变量可以与任意类型的互斥锁搭配使用（如：递归互斥锁、定时互斥锁等）

条件变量常用的成员函数

成员函数	功能
wait()	阻塞当前线程，等待条件成立
wait_for()	阻塞当前线程的过程中，该函数会自动调用unlock()解锁，令其他线程使用公共资源。当条件成立或超过指定的等待时间，该函数自动调用lock()加锁，同时令线程继续执行
wait_until()	与wait_for() 类似，区别是其可以设定一个具体的时间点，当条件成立或等待时间超过了指定的时间点，函数自动加锁，线程执行
notify_one()	唤醒一个等待的线程
notify_all()	唤醒所有等待线程

关于wait() :
调用wait（）1先获得mutex，2线程被阻塞，当wait陷入休眠是会自动释放mutex。直到另外某个线程调用 notify_one或notify_all唤醒了当前线程。当线程被唤醒时，此时线程是已经自动占有了mutex。

3.例

1：两线程交替打印奇偶数

#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
using namespace std;
std::mutex data_mutex;
std::condition_variable data_var;
bool tag = true;
// odd : 1
// even: 2
// odd : 3
// even : 4void printodd() // 打印奇数
{std::unique_lock<std::mutex> ulock(data_mutex);for (int odd = 1; odd <= 100; odd += 2){while (!tag){data_var.wait(ulock);}cout << "odd: " << odd << endl;tag = false;data_var.notify_all();}
}
void printeven() //打印偶数
{std::unique_lock<std::mutex> ulock(data_mutex);for (int even = 2; even <= 100; even += 2){    while (tag){data_var.wait(ulock);//  1 2 }cout << "even: " << even << endl;tag = true;data_var.notify_all();}
}int main()
{thread thodd(printodd);thread theven(printeven);thodd.join();theven.join();return 0;
}

参考文献：
C++多线程unique_lock详解

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