c++如何实现多线程编程_c++多线程实现方法

C++多线程编程依赖std::thread,通过函数、lambda创建线程,需调用join或detach;使用mutex和lock_guard防止数据竞争;async与future获取异步结果;condition_variable配合锁实现线程安全队列,避免死锁与竞态。

c++如何实现多线程编程_c++多线程实现方法

C++ 实现多线程编程主要依赖标准库中的 std::thread,从 C++11 开始,语言原生支持多线程,无需依赖第三方库或平台特定 API。下面介绍几种常用的 C++ 多线程实现方法,帮助你快速上手并避免常见问题

使用 std::thread 创建线程

最基础的方式是通过 std::thread 启动一个新线程。你可以传入函数、lambda 表达式或可调用对象。

启动线程后,必须调用 join() 等待其结束,或 detach() 让其在后台运行未 join 或 detach 的线程在析构时会调用 std::terminate()

示例代码:

#include #include 

void say_hello() {std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;}

int main() {std::thread t(say_hello);t.join(); // 等待线程结束return 0;}

线程间共享数据与同步

多个线程访问共享资源时容易出现数据竞争。C++ 提供了互斥量(mutex)来保护临界区。

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使用 std::mutex 配合 std::lock_guard 实现自动加锁解锁避免死锁:多个线程以相同顺序获取多个锁

示例:保护共享变量

#include #include #include 

int counter = 0;std::mutex mtx;

void increment() {for (int i = 0; i < 1000; ++i) {std::lock_guard lock(mtx);++counter;}}

int main() {std::thread t1(increment);std::thread t2(increment);

t1.join();t2.join();std::cout << "Counter: " << counter << std::endl; // 输出 2000return 0;

}

使用 std::async 和 std::future 获取返回值

当你需要从线程中获取计算结果时,可以使用 std::async 启动异步任务,并通过 std::future 获取结果。

std::async 可能创建新线程,也可能在等待时同步执行(取决于策略)future.get() 会阻塞直到结果就绪

示例:异步计算平方

#include #include 

int square(int x) {return x * x;}

int main() {std::future result = std::async(square, 5);std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl; // 输出 25return 0;}

线程安全的队列与生产者-消费者模型

实际项目中常使用任务队列配合线程池。一个典型的模式是多个线程从共享队列取任务执行。

队列操作需加锁使用 condition_variable 实现线程等待/通知机制

简化版线程安全队列:

#include #include #include 

templateclass SafeQueue {private:std::queue data;std::mutex mtx;std::condition_variable cv;

public:void push(T val) {std::lock_guard lock(mtx);data.push(val);cv.notify_one();}

T pop() {    std::unique_lock lock(mtx);    cv.wait(lock, [this]{ return !data.empty(); });    T val = data.front();    data.pop();    return val;}

};

基本上就这些核心方法。掌握 thread、mutex、future 和 condition_variable 就能应对大多数多线程场景。注意避免死锁、资源泄漏和竞态条件,多线程编程的关键在于设计清晰的同步逻辑。不复杂但容易忽略细节。

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