什么是C++线程

C++线程是一种用于执行多任务的机制。线程是进程中的独立执行单位，一个进程可以包含多个线程。每个线程都有自己的堆栈和执行上下文，可以同时运行，并在共享内存空间中访问数据。

C++标准库提供了一个线程类（std::thread），它可以用于创建和管理线程。通过使用线程类，我们可以在程序中同时执行多个任务，从而提高程序的性能和响应能力。

创建和启动C++线程

要创建和启动C++线程，可以按照以下步骤进行：

  1. 定义一个可调用的对象，该对象将在新线程中执行。这可以是一个函数指针、函数对象、Lambda表达式或成员函数。
  2. 使用std::thread类的构造函数创建一个新线程，并将可调用对象作为参数传递给它。
  3. 通过调用std::thread对象的成员函数join()，将新线程加入到主线程中，并等待新线程执行完毕。
// 示例代码
#include 
#include 

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

int main() {
    std::thread t(printHello);  // 创建新线程并启动
    t.join();  // 等待新线程执行完毕
    return 0;
}

上述示例代码创建了一个名为printHello的函数，并使用std::thread类创建了一个新线程t。该新线程会执行printHello函数。调用t.join()函数会使主线程等待新线程执行完毕。

线程同步和互斥

当多个线程同时访问共享数据时，可能出现数据竞争的问题。为了避免数据竞争，需要使用线程同步和互斥机制。

C++标准库提供了一些同步原语和互斥量，如std::mutex和std::lock_guard。通过使用这些工具，可以确保在访问共享数据时，只有一个线程可以进行操作。

#include 
#include 
#include 

int counter = 0;
std::mutex mtx;

void incrementCounter() {
    std::lock_guard lock(mtx);
    // 互斥区域，保证只有一个线程能够进入
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        ++counter;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(incrementCounter);
    std::thread t2(incrementCounter);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "Counter value: " << counter << std::endl;
    return 0;
}

上述示例代码演示了使用std::mutex和std::lock_guard来同步两个线程对counter变量的访问。通过将互斥量锁定在互斥区域内，我们确保了只有一个线程可以执行递增操作，从而避免了数据竞争。

以上是C++线程的基本概念和使用方法的介绍。通过使用C++线程，我们可以实现多任务并发执行，提高程序的性能和响应能力。同时，我们还需要注意线程同步和互斥，以避免数据竞争的问题。