C++多线程编程实践:从基础到实例的全面指南

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C++多线程编程实践:从基础到实例的全面指南

2024-07-15 09:42| 来源: 网络整理| 查看: 265

C++ 基础知识 九 线程和多线程 一、线程基础知识1. 进程和线程的概念2. 多线程的优点和使用场景3. 线程的生命周期4. 线程的状态5. 线程的同步和互斥5.1 线程同步5.2 线程互斥 6. 代码示例 二、C++11线程库1 C++11线程库的概念和特性2 线程库中的关键类和函数3 使用线程库创建和控制线程4 使用线程库完成线程之间的同步和互斥5 原子变量和无锁数据结构的使用 三、 多线程编程实践1 多线程程序的常见问题和调试技巧2 多线程程序的设计和实现方法3 多线程程序中的优化技巧4 异常处理和资源管理5 性能调优方法 四、 并行算法和并行计算1 并行计算和并行算法的基本概念和原理1.1 程序并发性1.2 数据并行性1.3 任务并行性1.4 同步和通信 2 C++标准库中的并行算法2.1 顺序算法2.2 并行算法2.3 并行算法的执行策略 3 使用OpenMP编写并行程序4 CUDA编程和GPU加速5 分布式计算和云计算技术 五、 多线程编程实例1 多线程下载器2 并行映射/归约算法3 任务调度器4 生产者消费者模型5 并行搜索算法

一、线程基础知识 1. 进程和线程的概念

进程是系统资源分配和调度的基本单位,也是程序的一次执行过程。线程是进程的一个执行单元,是操作系统调度的基本单位。

2. 多线程的优点和使用场景

多线程程序在提高计算机系统的并发性和响应性方面有着极其重要的作用。它可以更好地利用计算机的多核和多处理器资源,在提高系统吞吐量的同时缩短响应时间。常见的使用场景包括:

程序需要用户交互并保持响应性后台任务需要异步完成大量计算密集型任务需要加速 3. 线程的生命周期

多线程程序的生命周期包括:

创建线程运行线程线程流程控制等待其他线程完成销毁线程 4. 线程的状态

线程可以处于以下状态之一:

新创建状态:线程被创建但还未开始运行。就绪状态:线程已经准备就绪,等待CPU调度执行。运行状态:线程正在运行中。阻塞状态:线程因等待某个事件而暂停执行。死亡状态:线程退出或被终止。 5. 线程的同步和互斥 5.1 线程同步

线程同步是指多个线程按照一定规律协调工作,使得这些线程在空间、时间上按照既定规律有序地执行工作。实现方式一般有:

互斥量(Mutex)信号量(Semaphore)事件(Event)条件变量(Condition Variable) 5.2 线程互斥

线程互斥是指在多线程环境下,所有线程都要访问共享资源,但同一时刻只能有一个线程访问。实现方式一般有:

互斥量(Mutex)信号量(Semaphore) 6. 代码示例

下面是一个简单的C++实现多线程和线程同步的示例代码:

代码中创建了3个线程thread_A和1个线程thread_B。在thread_B中,先进行初始化操作,等初始化完成后通过全局变量ready通知其它线程可以开始执行了。在thread_A中,当线程准备就绪时等待主线程的通知。主线程等待所有线程执行结束后再退出。

#include #include #include #include #include using namespace std; mutex mtx; condition_variable cv; bool ready = false; void thread_A(int id) { unique_lock lck(mtx); while (!ready) cv.wait(lck); // 等待条件变量 cout


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