【C++】多线程

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C++专栏：C++内功修炼基地
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一、C++多线程库

对于C++线程库，必须分配了线程关联函数，线程才被创建启动。

1.线程都有独立的栈空间

两个线程都可以调用Func1函数，在调用函数时，两个线程会各自创建自己的栈空间，所以回调函数的栈区变量从属于各个线程，线程间互不影响。

2.加锁串行与并行的效率

由图可知，Func2的效率更高，为什么呢？

因为我们只进行了++操作，操作系统是非常快速的，所以++操作所耗费的时间是没有加锁和解锁所耗费的时间多的，我们要根据实际情况来放置加锁与解锁的逻辑，使它能够更高效的运行。

3.C++递归互斥锁

这里是因为加锁后还没有解锁就去递归，造成了死锁问题。所以我们需要使用递归互斥锁

还有其他锁，比如定时锁和递归定时锁

4.lock_guard（RAII风格的锁）/unique_lock（可随时释放锁）

这里借助了类的构造函数和析构函数来解决问题。这样就不怕抛异常后没有进行解锁的问题

5.CAS操作

CAS（Compare and Swap）操作是一种常见的并发编程技术，用于保证多个线程访问同一共享资源时的数据一致性。它可以在不使用锁的情况下实现对共享变量的原子更新操作。

CAS操作通常由三个参数组成：内存地址V、预期值A和新值B。当多个线程同时尝试更新V时，只有其中一个线程能够成功执行CAS操作，即当且仅当V的当前值等于A时，才会将其更新为B。如果V的当前值不等于A，则说明其他线程已经修改了V，那么当前线程会放弃更新操作，并重新尝试。

CAS操作通常用于实现无锁算法，在高并发场景中可以提高程序的并发性能。但是，CAS操作也存在一些问题，例如ABA问题和自旋次数过多等，需要开发者在实际应用中注意避免和解决。

6.atomic原子操作

atomic可以使线程并行。底层的本质就是CAS操作，写入时会去比对之前保存的值，如果不一样，说明已经有线程进行了修改，那么该线程将舍弃本次计算结果，重新计算、比对。

7.条件变量

条件变量本身并不是线程安全的。

一个线程在调用wait函数后，会被阻塞挂起，同时释放自己手上的锁。当另一个线程调用notify_one函数后，将重新唤醒该线程，该线程自动获得当初释放的那把锁。所以，这也是wait函数传入的形参必须是unique_lock的原因。使用条件变量控制偶数先打印的两种代码：

问题一：如何保证t1先运行，t2阻塞

问题二：如何防止一个线程不断运行

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int x = 0;
mutex mtx;
condition_variable cv;

int main()
{
	int n;
	cin >> n;
	thread t1([&, n]() {
		while (1)
		{
			unique_lock<mutex>lock(mtx);
			if (x >= 100) break;
			if (x % 2 == 0)//x等于偶数阻塞
			{
				cv.wait(lock);
			}
			cout << this_thread::get_id() << ":" << x << endl;
			++x;
			cv.notify_one();
		}
		});
	thread t2([&, n]() {
		while (1)
		{
			unique_lock<mutex>lock(mtx);
			if (x > 100) break;
			if (x % 2 != 0)//x 等于奇数就阻塞
			{
				cv.wait(lock);
			}
			cout << this_thread::get_id() << ":" << x << endl;
			++x;
			cv.notify_one();
		}
		});
	t1.join();
	t2.join();

	return 0;
}

为什么要反之一个线程连续打印？

• 假设t1先获取到锁，t2后获取到锁，t阻塞在锁上面
• t1打印奇数，++x，x变成偶哦书
• t1 nodify，但是没有线程wait
• t1出了作用域解锁，t1时间片到了，切出去了
• t2获取到锁，打印，notify，但是没有线程等待，lock出作用域，解锁。
• 假设t2 的时间片充足，再次获取到锁，如果没有条件控制，就会导致t2连续打印。这样会增加线程负担