C++多線程編程簡(jiǎn)單實(shí)例
2018-07-20 來(lái)源：open-open
C++本身并沒(méi)有提供任何多線程機(jī)制，但是在windows下，我們可以調(diào)用SDK win32 api來(lái)編寫(xiě)多線程的程序，下面就此簡(jiǎn)單的講一下：
創(chuàng)建線程的函數(shù)
HANDLE CreateThread(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // SD
SIZE_T dwStackSize, // initial stack size
LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // thread function
LPVOID lpParameter, // thread argument
DWORD dwCreationFlags, // creation option
LPDWORD lpThreadId // thread identifier
);
在這里我們只用到了第三個(gè)和第四個(gè)參數(shù)，第三個(gè)參數(shù)傳遞了一個(gè)函數(shù)的地址，也是我們要指定的新的線程，第四個(gè)參數(shù)是傳給新線程的參數(shù)指針。
eg1:
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
{
while(1) { cout<<"Fun display!"<<endl; }
}
int main()
{
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
CloseHandle(hThread);
while(1) { cout<<"main display!"<<endl; }
return 0;
}
我們可以看到主線程（main函數(shù)）和我們自己的線程（Fun函數(shù)）是隨機(jī)地交替執(zhí)行的，但是兩個(gè)線程輸出太快，使我們很難看清楚，我們可以使用函數(shù)
VOID Sleep(
DWORD dwMilliseconds // sleep time
);
來(lái)暫停線程的執(zhí)行，dwMilliseconds表示千分之一秒，所以
Sleep(1000);
表示暫停1秒
eg2:
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
{
while(1) { cout<<"Fun display!"<<endl; Sleep(1000);}
}
int main()
{
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
CloseHandle(hThread);
while(1) { cout<<"main display!"<<endl; Sleep(2000);}
return 0;
}
執(zhí)行上述代碼，這次我們可以清楚地看到在屏幕上交錯(cuò)地輸出Fun display!和main display!，我們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)函數(shù)確實(shí)是并發(fā)運(yùn)行的，細(xì)心的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)我們的程序是每當(dāng)Fun函數(shù)和main函數(shù)輸出內(nèi)容后就會(huì)輸出換行，但是我 們看到的確是有的時(shí)候程序輸出換行了，有的時(shí)候確沒(méi)有輸出換行，甚至有的時(shí)候是輸出兩個(gè)換行。這是怎么回事？下面我們把程序改一下看看：
eg3:
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
{
while(1) { cout<<"Fun display!\n"; Sleep(1000);}
}
int main()
{
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
CloseHandle(hThread);
while(1) { cout<<"main display!\n"; Sleep(2000);}
return 0;
}
我們?cè)俅芜\(yùn)行這個(gè)程序，我們發(fā)現(xiàn)這時(shí)候正如我們預(yù)期的，正確地輸出了我們想要輸出的內(nèi)容并且格式也是正確的。下面我就來(lái)講一下此前我們的程序?yàn)槭裁礇](méi)有正 確的運(yùn)行。多線程的程序時(shí)并發(fā)地運(yùn)行的，多個(gè)線程之間如果公用了一些資源的話，我們并不能保證這些資源都能正確地被利用，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候資源并不是獨(dú)占的， 舉個(gè)例子吧：
eg4:
加入有一個(gè)資源 int a = 3
有一個(gè)線程函數(shù) selfAdd() 該函數(shù)是使 a += a;
又有一個(gè)線程函數(shù) selfSub() 該函數(shù)是使a -= a;
我們假設(shè)上面兩個(gè)線程正在并發(fā)欲行，如果selfAdd在執(zhí)行的時(shí)候，我們的目的是想讓a編程6，但此時(shí)selfSub得到了運(yùn)行的機(jī)會(huì)，所以a變成了 0，等到selfAdd的到執(zhí)行的機(jī)會(huì)后，a += a ，但是此時(shí)a確是0，并沒(méi)有如我們所預(yù)期的那樣的到6，我們回到前面EG2，在這里，我們可以把屏幕看成是一個(gè)資源，這個(gè)資源被兩個(gè)線程所共用，加入當(dāng) Fun函數(shù)輸出了Fun display!后，將要輸出endl（也就是清空緩沖區(qū)并換行，在這里我們可以不用理解什么事緩沖區(qū)），但此時(shí)main函數(shù)確得到了運(yùn)行的機(jī)會(huì)，此時(shí) Fun函數(shù)還沒(méi)有來(lái)得及輸出換行就把CPU讓給了main函數(shù)，而這時(shí)main函數(shù)就直接在Fun display!后輸出main display!，至于為什么有的時(shí)候程序會(huì)連續(xù)輸出兩個(gè)換行，讀者可以采用同樣的分析方法來(lái)分析，在這里我就不多講了，留給讀者自己思考了。
那么為什么我們把eg2改成eg3就可以正確的運(yùn)行呢？原因在于，多個(gè)線程雖然是并發(fā)運(yùn)行的，但是有一些操作是必須一氣呵成的，不允許打斷的，所以我們看到eg2和eg3的運(yùn)行結(jié)果是不一樣的。
那么，是不是eg2的代碼我們就不可以讓它正確的運(yùn)行呢？答案當(dāng)然是否，下面我就來(lái)講一下怎樣才能讓eg2的代碼可以正確運(yùn)行。這涉及到多線程的同步問(wèn) 題。對(duì)于一個(gè)資源被多個(gè)線程共用會(huì)導(dǎo)致程序的混亂，我們的解決方法是只允許一個(gè)線程擁有對(duì)共享資源的獨(dú)占，這樣就能夠解決上面的問(wèn)題了。
HANDLE CreateMutex(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, // SD
BOOL bInitialOwner, // initial owner
LPCTSTR lpName // object name
);
該函數(shù)用于創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)占資源，第一個(gè)參數(shù)我們沒(méi)有使用，可以設(shè)為NULL，第二個(gè)參數(shù)指定該資源初始是否歸屬創(chuàng)建它的進(jìn)程，第三個(gè)參數(shù)指定資源的名稱。
HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL,TRUE,"screen");
這條語(yǔ)句創(chuàng)造了一個(gè)名為screen并且歸屬于創(chuàng)建它的進(jìn)程的資源
BOOL ReleaseMutex(
HANDLE hMutex // handle to mutex
);
該函數(shù)用于釋放一個(gè)獨(dú)占資源，進(jìn)程一旦釋放該資源，該資源就不再屬于它了，如果還要用到，需要重新申請(qǐng)得到該資源。申請(qǐng)資源的函數(shù)如下
DWORD WaitForSingleObject(
HANDLE hHandle, // handle to object
DWORD dwMilliseconds // time-out interval
);
第一個(gè)參數(shù)指定所申請(qǐng)的資源的句柄，第二個(gè)參數(shù)一般指定為INFINITE，表示如果沒(méi)有申請(qǐng)到資源就一直等待該資源，如果指定為0，表示一旦得不到資源 就返回，也可以具體地指定等待多久才返回，單位是千分之一秒。好了，該到我們來(lái)解決eg2的問(wèn)題的時(shí)候了，我們可以把eg2做一些修改，如下
eg5：
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
HANDLE hMutex;
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
{
while(1) {
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
cout<<"Fun display!"<<endl;
Sleep(1000);
ReleaseMutex(hMutex);
}
}
int main()
{
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, "screen");
CloseHandle(hThread);
while(1) {
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
cout<<"main display!"<<endl;
Sleep(2000);
ReleaseMutex(hMutex);
}
return 0;
}
運(yùn)行代碼正如我們所預(yù)期的輸出的內(nèi)容。
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