C++ 线程、智能指针、11&14特性

作者: Itachi001 | 来源:发表于2021-09-13 17:09 被阅读0次

C++ 线程、智能指针、11&14特性
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C++11线程

线程，有时被称为轻量进程，是程序执行的最小单元。

#include <thread>

void task(int i) {
    cout << "task:" << i << endl;
}

thread t1(task,100);
//等待线程结束再继续执行
t1.join();

POSIX线程

32位的动态库拷贝到windows/syswow64目录
64位的动态库拷贝到windows/system32目录

#include <pthread.h>
void *pthreadTask(void* args) {
    int* i = static_cast<int*>(args);
    cout << "posix线程:" << *i << endl;
    return 0;
}
pthread_t pid;
int pi = 100;
pthread_create(&pid, 0, pthreadTask, &pi);
//等待线程的结束
pthread_join(pid,0);

线程属性

线程具有属性，用 pthread_attr_t 表示

pthread_attr_t attr;
//初始化 attr中为操作系统实现支持的线程所有属性的默认值
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_destroy(&attr);

分离线程

线程创建默认是非分离的，当pthread_join()函数返回时，创建的线程终止，释放自己占用的系统资源
分离线程不能被其他线程等待,pthread_join无效，线程自己玩自己的。

//设置是否为分离线程
//PTHREAD_CREATE_DETACHED 分离
//PTHREAD_CREATE_JOINABLE 非分离
pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);

调度策略与优先级

Windows 无法设置成功

//设置调度策略 
//返回0 设置成功
pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO);
// SCHED_FIFO 
//  实时调度策略，先到先服务 一旦占用cpu则一直运行。一直运行直到有更高优先级任务到达或自己放弃。
// SCHED_RR
//  实时调度策略，时间轮转 系统分配一个时间段，在时间段内执行本线程


//设置优先级
//获得对应策略的最小、最大优先级
int max = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
int min = sched_get_priority_min(SCHED_FIFO);
sched_param param;
param.sched_priority = max;
pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);

线程同步

多线程同时读写同一份共享资源的时候，可能会引起冲突。需要引入线程“同步”机制，即各位线程之间有序地对共享资源进行操作。

#pragma once
#include <queue>
using namespace std;

template <class T>
class SafeQueue {
public:
    SafeQueue() {
        pthread_mutex_init(&mutex,0);
        pthread_cond_init(&cond, 0);
    }
    ~SafeQueue() {
        pthread_mutex_destory(&mutex);
        pthread_cond_destory(&cond);
    }
    void enqueue(T t) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        q.push(t);
        //发出信号 通知挂起线程
        //由系统唤醒一个线程
        //pthread_cond_signal(&cond);
        // 广播 对应多个消费者的时候 多个线程等待唤醒所有
        pthread_cond_broadcast(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    int dequeue(T& t) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        //可能被意外唤醒 所以while循环
        while (q.empty())
        {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        }
        t = q.front();
        q.pop();
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        return 1;
    }

private:
    queue<T> q;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
};

#include "lsn6_example.h"
#include <thread>
#include <pthread.h>

using namespace std;
#include "safe_queue.h"

SafeQueue<int> q;

void *get(void* args) {
    while (1) {
        int i;
        q.dequeue(i);
        cout << "消费:"<< i << endl;
    }
    return 0;
}
void *put(void* args) {
    while (1)
    {
        int i;
        cin >> i;
        q.enqueue(i);
    }
    return 0;
}
int main()
{
    pthread_t pid1, pid2;
    pthread_create(&pid1, 0, get, &q);
    pthread_create(&pid2, 0, put, &q);
    pthread_join(pid2,0);
    system("pause");
    return 0;
}

智能指针

自C++11起，C++标准库提供了两大类型的智能指针

shared_ptr

操作引用计数实现共享式拥有的概念。多个智能指针可以指向相同的对象，这个对象和其相关资源会在最后一个被销毁时释放。

虽然使用shared_ptr能够非常方便的为我们自动释放对象，但是还是会出现一些问题。最典型的就是循环引用问题。

weak_ptr

weak_ptr是为配合shared_ptr而引入的一种智能指针。主要用于观测资源的引用情况。

它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。没有重载*和->但可以使用lock获得一个可用的shared_ptr对象。

配合shared_ptr解决循环引用问题

class B;
class A {
public:
    ~A() {
        cout << "释放A" << endl;
    }
    weak_ptr<B> b;
};
class B {
public:
    ~B() {
        cout << "释放B" << endl;
    }
    weak_ptr<A> a;
};

void test() {
    //自动释放
    shared_ptr<A> a(new A()); //A引用计数为1
    shared_ptr<B> b(new B()); //B引用计数为1

    a->b = b;           //weak_ptr 引用计数不增加
    b->a = a;           //weak_ptr 引用计数不增加
    //退出方法，A B释放
}

weak_ptr 提供expired 方法等价于 use_count == 0，当expired为true时，lock返回一个存储空指针的shared_ptr

unique_ptr

实现独占式引用，保证同一时间只有一个智能指针指向内部对象。

unique_ptr<A> a(new A());

auto_ptr已经不推荐使用
自定义智能指针(略...)

部分C++11、14特性

nullptr

nullptr 出现的目的是为了替代 NULL。 C++11之前直接将NULL定义为 0。

void test(int* i){
    
}
void test(int i){
    
}
//现在调用哪一个test？ test(int)
test(NULL);
//调用test(int* i)
test(nullptr);

类型推导

C++11 重新定义了auto 和 decltype 这两个关键字实现了类型推导，让编译器来操心变量的类型。

auto i = 5;             // i 被推导为 int
auto p = new auto(10) // arr 被推导为 int *
//但是auto不能作用在数组上
auto arr1[10] = { 0 }; //错误
auto arr2= {0}; //正确
typeid(arr2).name() //获得类型名为 initializer_list(后续介绍)
// int  j
decltype(i) j = 10;

基于范围的 for 循环

实际上就是foreach

vector<int> vec = { 1,2,3,4,5 };
//配合auto使用
for(auto i : vec)
{
    cout << i << endl;
}

Lambda

匿名函数，即没有函数名的函数
完整形式：[捕获外部变量列表 ] (参数列表) mutable exception->返回类型 { 函数体 }
mutable：在外部变量列表以值来捕获时，无法修改变量的值，加上mutable表示可修改(不会影响外部变量)

auto i = 5;
// [&] 表示外部变量都以引用的形式在lambda中使用，函数内部修改i的值会影响外部
// 这里的 -> auto 自动推导在c++11不支持，c++14中对auto进行了扩展
thread t1([&] () -> auto {
    i = 100;
    cout << "线程:" << i  << endl;
});
_sleep(10);
cout << i << endl;

捕获形式	说明
[]	不捕获任何外部变量
[i, …]	以值得形式捕获指定的多个外部变量（用逗号分隔）；如果引用捕获，需要显示声明&
[this]	以值的形式捕获this指针
[=]	以值的形式捕获所有外部变量
[&]	以引用形式捕获所有外部变量
[=, &x]	变量x以引用形式捕获，其余变量以传值形式捕获
[&, x]	变量x以值的形式捕获，其余变量以引用形式捕获