Linux C++11——多线程类thread

一、并发和并行

1、并行(parallel)

指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。就好像两个人各拿一把铁锨在挖坑，一小时后，每人一个大坑。所以无论从微观还是从宏观来看，二者都是一起执行的。

2、并发(concurrency)

指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行。这就好像两个人用同一把铁锨，轮流挖坑，一小时后，两个人各挖一个小一点的坑，要想挖两个大一点得坑，一定会用两个小时。

并行在多处理器系统中存在，而并发可以在单处理器和多处理器系统中都存在，并发能够在单处理器系统中存在是因为并发是并行的假象，并行要求程序能够同时执行多个操作，而并发只是要求程序假装同时执行多个操作（每个小时间片执行一个操作，多个操作快速切换执行）。

当有多个线程在操作时,如果系统只有一个CPU,则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程,它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段,再将时间段分配给各个线程执行,在一个时间段的线程代码运行时,其它线程处于挂起状态.这种方式我们称之为并发(Concurrent)。

当系统有一个以上CPU时,则线程的操作有可能非并发.当一个CPU执行一个线程时,另一个CPU可以执行另一个线程,两个线程互不抢占CPU资源,可以同时进行,这种方式我们称之为并行(Parallel)。

二、多线程

Linux下调用多线程有两种方式，一种是利用POSIX线程库<pthread.h>，一种是用C++11中的线程类<thread>，本文用的是后者。其中，Linux下用C++11创建多线程分为可连接的和不可连接的。

可连接线程：需要调用thread成员函数thread::join()阻塞等待线程结束并且回收资源；thread默认创建的线程是可连接线程！

不可连接线程（也就是分离线程）：直接调用thread::detach()即可在线程结束后自动回收资源。

函数pthread_exit(NULL)（放在主函数里面）表示主线程结束后，该线程所在进程并不会立即结束，要等所有线程结束后主进程才会结束。

下面将分别列举可连接线程和分离线程实例。

实例1

创建一个可连接线程，并传入字符串

步骤1：在Linux目录下新建一个文件名为thread_input_char.cpp空白文件，输入下列代码：

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;void thfunc(char *s)
{cout<<"child thread char =="<< s << "\n";  //打印传入的字符串
}int main(int argc, char *argv[])
{char s[] = "I am a main thread char";thread t(thfunc,s);    //创建线程，传入线程函数，带字符串t.join();return 0;
}

步骤2：在终端terminal输入下列命令，生成可执行程序thread_input_char，然后运行可执行程序，结果如下图所示：

g++ -o thread_input_char thread_input_char.cpp -lpthread -std=c++11

实例2

创建一个分离线程，并且传入结构体和多个变量

步骤1：在Linux目录下新建一个文件名为thread_input_struct.cpp空白文件，输入下列代码：

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;typedef struct  //
{int num;const char *str;   //z
}MYSTRUCT;void thfunc(void *arg, int m, int *k, char s[])
{MYSTRUCT *p = (MYSTRUCT*)arg; //cout<<"child thread p->num =="<< p->num <<"\nchild thread p->str =="<< p->str<<endl;    //dcout<<"child thread m =="<<m<<"\nchild thread k =="<<*k<<"\nchild thread str =="<<s<<endl; //*k=7777;
}int main(int argc, char *argv[])
{MYSTRUCT mystruct; //dmystruct.num = 666;mystruct.str =  "I am a struct";int m=300,k=12;char str[]="I am a string";   thread t(thfunc,&mystruct,m,&k,str);    //st.detach();  //cout<<"changed value k =="<<k<<endl;    //7777pthread_exit(NULL);   //cout<<"I can not run!"<<endl;return 0;
}

步骤2：在终端terminal输入下列命令，生成可执行程序thread_input_char，然后运行可执行程序，结果如下图所示：

g++ -o thread_input_struct thread_input_struct.cpp -lpthread -std=c++11

三、线程锁

为了防止线程竞争同一个资源,比如同时读写某个变量导致错误,引入了互斥锁的概念<mutex>

std::mutex mlock;static int count = 0;
std::thread::id id = std::this_thread::get_id();
cout << "this thread id is " << id << endl;
mlock.lock();for (int i = 0; i < 300000; ++i)count++;
cout << "count = " << count << endl;//300000时count出现不是300000倍数的情况，//说明多线程在访问count的时候有问题了，加锁就OK！
mlock.unlock();