C 多執行緒的實現

2022-02-18 21:13:41 字數 4004 閱讀 6470

支援多執行緒可謂是c++語言最大的變化之一.

此前,c++只能利用作業系統的功能(unix族系統使用pthreads庫),或是例如openmp和mpi這些**庫,來實現多核計算的目標.

c++本身並沒有提供任何多執行緒機制,但是在windows下,我們可以呼叫sdk win32 api來編寫多執行緒的程式,下面是一些簡單的例子:

建立執行緒

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

);在這裡我們只用到了第三個和第四個引數,第三個引數傳遞了乙個函式的位址,也是我們要指定的新的執行緒。第四個引數是傳給新執行緒的引數指標

example1:

#include

#include

using

namespace

std;

dword

winapi

fun(lpvoid

lpparamter)

}int

main()

return0;}

我們可以看到主線程(main函式)和我們自己的執行緒(fun函式)是隨機地交替執行的.

但是兩個執行緒輸出太快,使我們很難看清楚,我們可以使用函式

來暫停執行緒的執行,dwmilliseconds表示千分之一秒,所以

sleep(1000);

表示暫停1秒

void

sleep(

dword

dwmilliseconds

// sleep time

);example2:

#include

#include

using

namespace

std;

dword

winapi

fun(lpvoid

lpparamter)

}int

main()

return0;}

執行上述**,這次我們可以清楚地看到在螢幕上交錯地輸出fun display!和main display!

我們發現這兩個函式確實是併發執行的,細心的讀者可能會發現我們的程式是每當fun函式和main函式輸出內容後就會輸出換行,

但是我們看到的確是有的時候程式輸出換行了,有的時候確沒有輸出換行,甚至有的時候是輸出兩個換行.

這是怎麼回事?下面我們把程式改一下看看:

example3:

#include

#include

using

namespace

std;

dword

winapi

fun(lpvoid

lpparamter)

}int

main()

return0;}

我們再次執行這個程式,我們發現這時候正如我們預期的,正確地輸出了我們想要輸出的內容並且格式也是正確的.

下面我就來講一下此前我們的程式為什麼沒有正確的執行.

多執行緒的程式時併發地執行的,多個執行緒之間如果公用了一些資源的話,我們並不能保證這些資源都能正確地被利用,因為這個時候資源並不是獨佔的,舉個例子吧:

example4:

加入有乙個資源 int a = 3

有乙個執行緒函式 selfadd() 該函式是使a = a+a

又有乙個執行緒函式 selfsub() 該函式是使a = a-a

我們假設上面兩個執行緒正在併發欲行,如果selfadd在執行的時候,我們的目的是想讓a程式設計6,但此時selfsub得到了執行的機會,所以a變成了0,

等到selfadd的到執行的機會後,a = a+a ,但是此時a確是0,並沒有如我們所預期的那樣的到6,

我們回到前面example2,在這裡,我們可以把螢幕看成是乙個資源,這個資源被兩個執行緒所共用,

加入當fun函式輸出了fun display!後,將要輸出endl(也就是清空緩衝區並換行,在這裡我們可以不用理解什麼事緩衝區),

但此時main函式確得到了執行的機會,此時fun函式還沒有來得及輸出換行就把cpu讓給了main函式,

而這時main函式就直接在fun display!後輸出main display!,至於為什麼有的時候程式會連續輸出兩個換行,

讀者可以採用同樣的分析方法來分析,在這裡我就不多講了,留給讀者自己思考了.

那麼為什麼我們把example2改成example3就可以正確的執行呢?原因在於,多個執行緒雖然是併發執行的,

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example2和example3的執行結果是不一樣的.

那麼,是不是example2的**我們就不可以讓它正確的執行呢?

答案當然是否,下面我就來講一下怎樣才能讓example2的**可以正確執行.

這涉及到多執行緒的同步問題。對於乙個資源被多個執行緒共用會導致程式的混亂,我們的解決方法是只允許乙個執行緒擁有對共享資源的獨佔,這樣就能夠解決上面的問題了.

handle

createmutex(

lpsecurity_attributes

lpmutexattributes

,// sd

bool

binitialowner

,// initial owner

lpctstr

lpname

// object name

);該函式用於創造乙個獨佔資源,第乙個引數我們沒有使用,可以設為null,第二個引數指定該資源初始是否歸屬建立它的程序,第三個引數指定資源的名稱.

handle

hmutex

=createmutex(null

,true

,"screen");

這條語句創造了乙個名為screen並且歸屬於建立它的程序的資源

bool

releasemutex(

handle

hmutex

// handle to mutex

);該函式用於釋放乙個獨佔資源,程序一旦釋放該資源,該資源就不再屬於它了,如果還要用到,需要重新申請得到該資源。申請資源的函式如下

dword

waitforsingleobject(

handle

hhandle

,// handle to object

dword

dwmilliseconds

// time-out interval

);第乙個引數指定所申請的資源的控制代碼,第二個引數一般指定為infinite,表示如果沒有申請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。

現在我們來解決example2的問題,我們可以把example2做一些修改:

#include

#include

using

namespace

std;

handle

hmutex;

dword

winapi

fun(lpvoid

lpparamter)

}int

main()

return0;}

這樣即可解決問題.

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