c++++11通过引入标准线程库简化了跨平台多线程编程。1. 使用std::Thread创建线程,传入可调用对象启动执行;2. 通过join()等待线程结束或detach()分离线程独立运行;3. 同步机制包括互斥锁(std::mutex配合std::lock_guard)和条件变量(std::condition_variable)实现线程通信;4. 线程间数据传递可通过原子类型std::atomic、共享队列等方法完成;5. 编译时需注意不同平台选项如gcc/clang需加-pthread,msvc默认支持较好。
c++11标准引入了对多线程的原生支持,这让跨平台的多线程编程变得比以前更简单、更统一。相比依赖系统API(如windows的CreateThread或linux的pthread),用C++11的标准线程库写出来的代码更容易移植,也更适合现代C++开发。
创建线程的基本方式
在C++11中,使用std::thread来创建一个新线程。构造时传入一个可调用对象(函数、Lambda表达式、绑定表达式等)即可启动线程。
#include <iostream> #include <thread> void threadFunc() { std::cout << "Hello from thread!" << std::endl; } int main() { std::thread t(threadFunc); t.join(); // 等待线程结束 return 0; }
- join() 表示主线程等待子线程完成后再继续执行。
- 如果不希望等待,可以用 detach() 把线程分离出去独立运行。
- 注意:一旦调用了 join() 或 detach(),就不能再对这个线程对象进行操作了。
跨平台线程同步方法
多线程编程中,共享资源的访问必须小心处理。C++11提供了几种基本的同步机制:
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
互斥锁(mutex)
最常用的同步工具是std::mutex,配合std::lock_guard可以自动加锁和释放。
#include <mutex> std::mutex mtx; void safePrint(const std::string& msg) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); std::cout << msg << std::endl; }
- 使用RAII风格管理锁资源,避免忘记解锁。
- 若多个线程同时调用safePrint,会自动排队执行。
条件变量(condition_variable)
当线程需要等待某个条件满足时,可以用std::condition_variable配合mutex使用。
#include <condition_variable> std::condition_variable cv; std::mutex cvMtx; bool ready = false; void waitFunc() { std::unique_lock<std::mutex> lock(cvMtx); cv.wait(lock, []{ return ready; }); std::cout << "Condition met!" << std::endl; } void notifyFunc() { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); { std::lock_guard<std::mutex> lock(cvMtx); ready = true; } cv.notify_all(); }
- wait() 会阻塞直到被唤醒且条件为真。
- notify_all() 唤醒所有等待的线程。
线程通信与数据传递技巧
线程之间通信通常通过共享变量完成,但要注意数据竞争问题。除了用锁之外,还可以考虑以下方法:
- 使用std::atomic类型安全地操作共享变量
- 用队列结构作为消息通道(比如生产者-消费者模型)
- 避免频繁加锁,尽量设计成无锁结构
例如:
#include <atomic> std::atomic<bool> flag(false); void worker() { while (!flag.load()) { // do work } std::cout << "Flag changed!" << std::endl; }
- load() 和 store() 是原子操作,不会引发竞态。
- 不过仍需注意内存顺序(memory_order),默认是memory_order_seq_cst。
编译和运行注意事项
- 不同编译器对C++11线程的支持略有差异:
- GCC 需要加上 -pthread
- Clang 同样需要 -pthread
- MSVC一般默认支持较好
- Windows下使用MinGW时,确保链接了正确的线程库
- 多线程程序调试建议使用日志输出或断点,避免打印干扰执行流程
基本上就这些。虽然看起来不复杂,但在实际开发中很容易忽略细节导致死锁或竞态条件,所以一定要仔细设计线程间的交互逻辑。