C++11 併發編程教程 - Part 1 : thread 初探（bill譯）

C++11 引入了一個新的線程庫，包含了用於啓動、管理線程的諸多工具，與此同時，該庫還提供了包括互斥量、鎖、原子量等在內的同步機制。在這個系列的教程中，我將嘗試向你們展現這個新庫提供的大部分特性。

   爲了可以編譯本文的示例代碼，你須要有一個支持 C++11 的編譯器，筆者使用的是 GCC4.6.1（你須要添加 "-std=c++11" 或 "-std=c++0x" 編譯選項以啓動 GCC 對 C++11 的支持）[譯註：bill 的編譯環境爲 GCC4.6.3 + codeblocks 10.05 + Ubuntu 12.04，所使用的編譯選項爲 "-std=gnu++0x"]。

啓動線程

   啓動一個新的線程很是簡單，當你建立一個 std::thread 的實例時，它便會自行啓動。建立線程實例時，必須提供該線程將要執行的函數，方法之一是傳遞一個函數指針，讓咱們以經典的 "Hello world" 來闡釋這一方法：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

#include <thread> #include <iostream> void  hello(){     std::cout <<  "Hello from thread "  << std::endl; } int  main(){     std::thread t1(hello);     t1.join();     return  0; }

   全部的線程工具均置於頭文件 <thread> 中。這個例子中值得注意的是對函數 join() 的調用。該調用將致使當前線程等待被 join 的線程結束（在本例中即線程 main 必須等待線程 t1 結束後方可繼續執行）。若是你忽略掉對 join() 的調用，其結果是未定義的 —— 程序可能打印出 "Hello from thread" 以及一個換行，或者只打印出 "Hello from thread" 卻沒有換行，甚至什麼都不作，那是由於線程main 可能在線程 t1 結束以前就返回了。

區分線程

   每一個線程都有惟一的 ID 以便咱們加以區分。使用 std::thread 類的 get_id() 即可獲取標識對應線程的惟一 ID。咱們可使用 std::this_thread 來獲取當前線程的引用。下面的例子將建立一些線程並使它們打印本身的 ID：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

#include <thread> #include <iostream> #include <vector> void  hello(){     std::cout <<  "Hello from thread "  << std::this_thread::get_id() << std::endl; } int  main(){     std::vector<std::thread> threads;     for(int  i = 0; i < 5; ++i){         threads.push_back(std::thread(hello));     }     for(auto&  thread  : threads){         thread.join();     }     return  0; }

   依次啓動線程並將他們存入 vector 是管理多個線程的經常使用伎倆，這樣你即可以輕鬆地改變線程的數量。回到正題，就算是上面這樣短小簡單的例子，也不能判定其輸出結果。理論狀況是：

1 2 3 4 5

Hello from thread 140276650997504 Hello from thread 140276667782912 Hello from thread 140276659390208 Hello from thread 140276642604800 Hello from thread 140276676175616

   但實際上（至少在我這裏）上述狀況並不常見，你極可能獲得的是以下結果：

1 2 3 4

Hello from thread Hello from thread Hello from thread 139810974787328Hello from thread 139810983180032Hello from thread 139810966394624 139810991572736 139810958001920

   或者更多其餘的結果。這是由於線程之間存在 interleaving 。你沒辦法控制線程的執行順序，某個線程可能隨時被搶佔，又由於輸出到 ostream 分幾個步驟（首先輸出一個 string，而後是 ID，最後輸出換行），所以一個線程可能執行了第一個步驟後就被其餘線程搶佔了，直到其餘全部線程打印完以後才能進行後面的步驟。

使用 Lambda 表達式啓動線程

   當線程所要執行的代碼很是短小時，你沒有必要專門爲之建立一個函數，取而代之的是使用 Lambda表達式。咱們能夠很輕易地將上述例子改寫爲使用 Lambda 表達式的形式：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

#include <thread> #include <iostream> #include <vector> int  main(){     std::vector<std::thread> threads;     for(int  i = 0; i < 5; ++i){         threads.push_back(std::thread([](){             std::cout <<  "Hello from thread "  << std::this_thread::get_id() << std::endl;         }));     }     for(auto&  thread  : threads){         thread.join();     }     return  0; }

   如上，咱們使用了 Lambda 表達式替換掉原來的函數指針。毋庸置疑，這段代碼和以前使用函數指針的代碼實現了徹底相同的功能。

下篇

   在本系列的下一篇文章中，咱們將看到如何使用鎖機制保護咱們的併發代碼。