掌握C++多线程编程：从新手到高手，解锁高效并发编程技巧

引言

随着计算机技术的发展，多线程编程已经成为现代软件开发中不可或缺的一部分。C++作为一种强大的编程语言，提供了丰富的多线程编程工具。本文将带您从新手到高手，逐步解锁C++多线程编程的技巧。

一、C++多线程编程基础

1.1 线程的概念

线程是程序执行的最小单元，它由CPU控制，可以执行程序中的代码。在C++中，线程可以通过<thread>库来实现。

1.2 创建线程

在C++中，可以使用std::thread类来创建线程。以下是一个简单的示例：

#include <iostream> #include <thread> void printNumber(int number) { for (int i = 0; i < number; ++i) { std::cout << "Number: " << i << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); } } int main() { std::thread t1(printNumber, 10); std::thread t2(printNumber, 5); t1.join(); t2.join(); return 0; }

1.3 线程同步

在多线程环境中，线程之间可能会出现竞争条件，导致程序运行结果不可预测。为了避免这种情况，可以使用互斥锁（mutex）来同步线程。

#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> std::mutex mtx; void printNumber(int number) { mtx.lock(); for (int i = 0; i < number; ++i) { std::cout << "Number: " << i << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); } mtx.unlock(); } int main() { std::thread t1(printNumber, 10); std::thread t2(printNumber, 5); t1.join(); t2.join(); return 0; }

二、高级并发编程技巧

2.1 线程池

线程池可以有效地管理多个线程，避免频繁创建和销毁线程的开销。在C++中，可以使用std::async和std::future来实现线程池。

#include <iostream> #include <vector> #include <thread> #include <future> int compute(int number) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); return number * number; } int main() { std::vector<std::future<int>> results; for (int i = 0; i < 10; ++i) { results.push_back(std::async(std::launch::async, compute, i)); } for (auto& result : results) { std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl; } return 0; }

2.2 条件变量

条件变量可以用于线程之间的同步，当某个条件不满足时，线程可以等待条件成立。

#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> std::mutex mtx; std::condition_variable cv; bool ready = false; void wait() { std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); cv.wait(lck, []{ return ready; }); } void notify() { std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); ready = true; cv.notify_one(); } int main() { std::thread t1(wait); std::thread t2(notify); t1.join(); t2.join(); return 0; }