c++创建对象带括号和不带括号的区别 

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class Test
{
public:
　　Test() {}
　　Test(int a) {}
}

1、栈上创建对象

1.1 无括号

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Test a; // 调用默认构造函数，栈上分配内存创建对象

　　1.2 有括号

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//无任何意义，声明一个返回值为Test，参数为空，名字叫做a的函数
Test a();

　　1.3 有括号+参数

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2
//调用构造函数Test(int a)，栈上分配内存创建对象
Test a(2);

2、堆上创建对象

2.1 无括号

1
2
//调用默认构造函数（若由编译器生成则成员不初始化），堆上分配内存创建对象
Test *a = new Test;

　　2.2 有括号

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2
//调用默认构造函数（若由编译器生成则成员初始化），堆上分配内存创建对象
Test *a = new Test();

　　2.3 有括号+参数

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Test *a = new Test(2); // 调用构造函数Test(int a)，堆上分配内存创建对象

　　2.4 系统内置类型

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new int;// 分配内存，未初始化
new int();// 分配内存，初始化为0
new int(2);// 分配内存，初始化为2

转载自其他网站

补充知识、线程池浅谈、数量谈、总结

第十三章 补充知识、线程池浅谈、数量谈、总结

在这里插入图片描述

一、补充一些知识点
1.1 虚假唤醒：
notify_one或者notify_all唤醒wait()后，实际有些线程可能不满足唤醒的条件，就会造成虚假唤醒，可以在wait中再次进行判断解决虚假唤醒。
解决：wait中要有第二个参数（lambda），并且这个lambda中要正确判断所处理的公共数据是否存在。

2.2 atomic：

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std::atomic<int> atm = 0;
 
cout << atm << endl;

这里只有读取atm是原子操作，但是整个这一行代码 cout << atm << endl; 并不是原子操作，导致最终显示在屏幕上的值是一个“曾经值”。

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std::atomic<int> atm = 0;
 
auto atm2 = atm; //不可以

这种拷贝初始化不可以，会报错。

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atomic<int> atm2(atm.load());

load()：以原子方式读atomic对象的值。

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atm2.store(12);

原子操作实质上是：不允许在进行原子对象操作时进行CPU的上下文切换。

二、浅谈线程池：
场景设想：服务器程序， 每来一个客户端，就创建一个新线程为这个客户提供服务。

问题：

1、2万个玩家，不可能给每个玩家创建一个新线程，此程序写法在这种场景下不通。

2、程序稳定性问题：编写代码中，“时不时地突然”创建一个线程，这种写法，一般情况下不会出错，但是不稳定的；

线程池：把一堆线程弄到一起，统一管理。这种统一管理调度，循环利用的方式，就叫做线程池。

实现方式：程序启动时，一次性创建好一定数量的线程。这种方式让人更放心，觉得程序代码更稳定。

三、线程创建数量谈：

1、线程创建的数量极限的问题

一般来讲，2000个线程基本就是极限；再创建就会崩溃。

2、线程创建数量建议

a、采用某些计数开发程序提供的建议，遵照建议和指示来确保程序高效执行。

b、创建多线程完成业务；考虑可能被阻塞的线程数量，创建多余最大被阻塞线程数量的线程，如100个线程被阻塞再充值业务，开110个线程就是很合适的

c、线程创建数量尽量不要超过500个，尽量控制在200个之内；

windows临界区、其他各种mutex互斥量

第十二节 windows临界区、其他各种mutex互斥量

在这里插入图片描述

一和二、windows临界区
Windows临界区，同一个线程是可以重复进入的，但是进入的次数与离开的次数必须相等。
C++互斥量则不允许同一个线程重复加锁。

windows临界区是在windows编程中的内容，了解一下即可，效果几乎可以等同于c++11的mutex
包含#include
windows中的临界区同mutex一样，可以保护一个代码段。但windows的临界区可以进入多次，离开多次，但是进入的次数与离开的次数必须相等，不会引起程序报异常出错。

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <list>
#include <mutex>
#include <Windows.h>
#define __WINDOWSJQ_
using namespace std;
class A
{
public:
	// 把收到的消息传入队列
	void inMsgRecvQueue()
	{
		for (size_t i = 0; i < 1000; ++i)
		{
			cout << "收到消息，并放入队列 " << i << endl;
#ifdef  __WINDOWSJQ_
			EnterCriticalSection(&my_winsec);	//	进入临界区
			//EnterCriticalSection(&my_winsec);	//	可以再次进入临界区,程序不会出错
			msgRecvQueue.push_back(i);
			LeaveCriticalSection(&my_winsec);	//	离开临界区
			//LeaveCriticalSection(&my_winsec);	//	如果进入两次，必须离开两次不会报错
#elif
			my_mutex.lock();
			msgRecvQueue.push_back(i);
			my_mutex.unlock();
#endif //  __WINDOWSJQ_
		}
		cout << "消息入队结束" << endl;
	}
	// 从队列中取出消息
	void outMsgRecvQueue()
	{
		for (size_t i = 0; i < 1000; ++i)
		{
#ifdef  __WINDOWSJQ_
			EnterCriticalSection(&my_winsec);	//	进入临界区
			if (!msgRecvQueue.empty())
			{
				// 队列不为空
				int num = msgRecvQueue.front();
				cout << "从消息队列中取出 " << num << endl;
				msgRecvQueue.pop_front();
			}
			else
			{
				// 消息队列为空
				cout << "消息队列为空 " << endl;
			}
			LeaveCriticalSection(&my_winsec);	//	离开临界区
#elif
			my_mutex.lock();
			if (!msgRecvQueue.empty())
			{
				// 队列不为空
				int num = msgRecvQueue.front();
				cout << "从消息队列中取出 " << num << endl;
				msgRecvQueue.pop_front();
				my_mutex.unlock();
			}
			else
			{
				// 消息队列为空
				cout << "消息队列为空 " << endl;
				my_mutex.unlock();
			}
#endif //  __WINDOWSJQ_
		}
		cout << "消息出队结束" << endl;
	}
	A()
	{
#ifdef __WINDOWSJQ_
		InitializeCriticalSection(&my_winsec);	//	用临界区之前要初始化
#endif // __WINDOWSJQ_
	}
private:
	list<int> msgRecvQueue;
	mutex my_mutex;
#ifdef __WINDOWSJQ_
	CRITICAL_SECTION my_winsec;	//	windows中的临界区，非常类似C++11中的mutex
#endif // __WINDOWSJQ_
};
int main()
{
	A myobj;
	thread	myInMsgObj(&A::inMsgRecvQueue, &myobj);
	thread	myOutMsgObj(&A::outMsgRecvQueue, &myobj);
	myInMsgObj.join();
	myOutMsgObj.join();
	getchar();
	return 0;
}

三、自动析构技术
C++：lock_guard防止忘了释放信号量，自动释放
windows：可以写个类自动释放临界区：

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class CWinLock {
public:
    CWinLock(CRITICAL_SECTION *pCritmp)
    {
        my_winsec =pCritmp;
        EnterCriticalSection(my_winsec);
    }
    ~CWinLock()
    {
        LeaveCriticalSection(my_winsec)
    };
private:
    CRITICAL_SECTION *my_winsec;
};

上述这种类RAII类（Resource Acquisition is initialization），即资源获取及初始化。容器，智能指针属于这种类。

四、递归独占互斥量 std::recursive_mutex
std::mutex 独占式互斥量

std::recursive_mutex：允许在同一个线程中同一个互斥量多次被 lock() ，（但是递归加锁的次数是有限制的，太多可能会报异常），效率要比mutex低。

如果你真的用了 recursive_mutex 要考虑代码是否有优化空间，如果能调用一次 lock()就不要调用多次。

五、带超时的互斥量 std::timed_mutex 和 std::recursive_timed_mutex

5.1 std::timed_mutex：是待超时的独占互斥量

  • try_lock_for()：

等待一段时间，如果拿到了锁，或者超时了未拿到锁，就继续执行（有选择执行）如下：

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std::chrono::milliseconds timeout(100);
if (my_mymutex.try_lock_for(timeout)){
    //......拿到锁返回ture
}
else{
    std::chrono::milliseconds sleeptime(100);
    std::this_thread::sleep_for(sleeptime);
}
  • try_lock_until()：

参数是一个未来的时间点，在这个未来的时间没到的时间内，如果拿到了锁头，流程就走下来，如果时间到了没拿到锁，流程也可以走下来。

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std::chrono::milliseconds timeout(100);
if (my_mymutex.try_lock_until(chrono::steady_clock::now() + timeout)){
    //......拿到锁返回ture
}
else{
    std::chrono::milliseconds sleeptime(100);
    std::this_thread::sleep_for(sleeptime);
}

两者的区别就是一个参数是时间段，一个参数是时间点

5.2 std::recursive_timed_mutex：是待超时的递归独占互斥量

std::atomic续谈、std::async深入谈

第十一节 std::atomic续谈、std::async深入谈

在这里插入图片描述

一、std::atomic续谈

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<int> g_count = 0; //封装了一个类型为int的 对象（值）
 
void mythread1() {
	for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
		 //虽然g_count使用了原子操作模板，但是这种写法既读又写，
		 //会导致计数错误
             g_count = g_count + 1;
	}
}
int main() {
	std::thread t1(mythread1);
	std::thread t2(mythread1);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

在这里插入图片描述

一般atomic原子操作，针对++，–，+=，-=，&=，|=，^=是支持的，其他操作不一定支持。

二、std::async深入理解
2.1 std::async参数详述，async 用来创建一个异步任务

延迟调用参数 std::launch::deferred【延迟调用】，std::launch::async【强制创建一个线程】

std::async()我们一般不叫创建线程（他能够创建线程），我们一般叫它创建一个异步任务。

std::async和std::thread最明显的不同，就是 async 有时候并不创建新线程。

①如果用std::launch::deferred 来调用async？

延迟到调用 get() 或者 wait() 时执行，如果不调用就不会执行

②如果用std::launch::async来调用async？

强制这个异步任务在新线程上执行，这意味着，系统必须要创建出新线程来运行入口函数。

③如果同时用 std::launch::async | std::launch::deferred

这里这个或者关系意味着async的行为可能是 std::launch::async 创建新线程立即执行， 也可能是 std::launch::deferred 没有创建新线程并且延迟到调用get()执行，由系统根据实际情况来决定采取哪种方案

④不带额外参数 std::async(mythread)，只给async 一个入口函数名，此时的系统给的默认值是 std::launch::async | std::launch::deferred 和 ③ 一样，有系统自行决定异步还是同步运行。

2.2 std::async和std::thread()区别：

std::thread()如果系统资源紧张可能出现创建线程失败的情况，如果创建线程失败那么程序就可能崩溃，而且不容易拿到函数返回值（不是拿不到）
std::async()创建异步任务。可能创建线程也可能不创建线程，并且容易拿到线程入口函数的返回值；

由于系统资源限制：
①如果用std::thread创建的线程太多，则可能创建失败，系统报告异常，崩溃。

②如果用std::async，一般就不会报异常，因为如果系统资源紧张，无法创建新线程的时候，async不加额外参数的调用方式就不会创建新线程。而是在后续调用get()请求结果时执行在这个调用get()的线程上。

如果你强制async一定要创建新线程就要使用 std::launch::async 标记。承受的代价是，系统资源紧张时可能崩溃。

③根据经验，一个程序中线程数量 不宜超过100~200 。

2.3 async不确定性问题的解决
不加额外参数的async调用时让系统自行决定，是否创建新线程。

std::future result = std::async(mythread);
问题焦点在于这个写法，任务到底有没有被推迟执行。

通过wait_for返回状态来判断：

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std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(6));
//std::future_status status = result.wait_for(6s);
	if (status == std::future_status::timeout) {
		//超时：表示线程还没有执行完
		cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;
	}
	else if (status == std::future_status::ready) {
		//表示线程成功放回
		cout << "线程执行成功，返回" << endl;
		cout << result.get() << endl;
	}
	else if (status == std::future_status::deferred) {
		cout << "线程延迟执行" << endl;
		cout << result.get() << endl;
	}

future其他成员函数、shared_future、atomic

第十节 future其他成员函数、shared_future、atomic

在这里插入图片描述

一、std::future 的成员函数
1、std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(几秒));
卡住当前流程，等待std::async()的异步任务运行一段时间，然后返回其状态std::future_status。如果std::async()的参数是std::launch::deferred（延迟执行），则不会卡住主流程。
std::future_status是枚举类型，表示异步任务的执行状态。类型的取值有
std::future_status::timeout
std::future_status::ready
std::future_status::deferred

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#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
 
int mythread() {
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	return 5;
}
int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::future<int> result = std::async(mythread);
	cout << "continue........" << endl;
	//cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果
	//等待1秒
   std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
	if (status == std::future_status::timeout) {
		//超时：表示线程还没有执行完
		cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;
	}
	//类成员函数
	return 0;
}

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#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
 
int mythread() {
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	//std::chrono::milliseconds dura(5000);
	//std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	return 5;
}
 
int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::future<int> result = std::async(std::launch::deferred, mythread);
	//std::future<int> result = std::async(mythread);
	cout << "continue........" << endl;
	//cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果
	std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(6));
	if (status == std::future_status::timeout) {
		//超时：表示线程还没有执行完
		cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;
	}
	else if (status == std::future_status::ready) {
		//表示线程成功放回
		cout << "线程执行成功，返回" << endl;
		cout << result.get() << endl;
	}
	else if (status == std::future_status::deferred) {
		//如果设置 std::future<int> result = std::async(std::launch::deferred, mythread);，则本条件成立
		cout << "线程延迟执行" << endl;
		cout << result.get() << endl;
	}
 
	cout << "good luck" << endl;
	return 0;
}

get()只能使用一次，比如如果

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auto a = result.get();
cout << result.get() << endl;

就会报告异常
因为get()函数的设计是一个移动语义，相当于将result中的值移动到了a中，再次get就报告了异常。

二、std::shared_future：也是个类模板
std::future的 get() 成员函数是转移数据

std::shared_future 的 get()成员函数是复制数据

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#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
 
int mythread() {
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	return 5;
}
int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::packaged_task<int()> mypt(mythread);
	std::thread t1(std::ref(mypt));
	std::future<int> result = mypt.get_future();
	
	bool ifcanget = result.valid(); //判断future 中的值是不是一个有效值
	std::shared_future<int> result_s(result.share()); //执行完毕后result_s里有值，而result里空了
	//std::shared_future<int> result_s(std::move(result));
   //通过get_future返回值直接构造一个shared_future对象
   //std::shared_future<int> result_s(mypt.get_future());
   t1.join();
	
	auto myresult1 = result_s.get();
	auto myresult2 = result_s.get();
 
	cout << "good luck" << endl;
	return 0;
}

三、std::atomic原子操作

3.1 原子操作概念引出范例：
互斥量：多线程编程中 用于保护共享数据：先锁住， 操作共享数据， 解锁。

有两个线程，对一个变量进行操作，一个线程读这个变量的值，一个线程往这个变量中写值。

即使是一个简单变量的读取和写入操作，如果不加锁，也有可能会导致读写值混乱（一条C语句会被拆成3、4条汇编语句来执行，所以仍然有可能混乱）

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#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;
int g_count = 0;
 
void mythread1() {
	for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
		g_count++;
	}
}
 
int main() {
	std::thread t1(mythread1);
	std::thread t2(mythread1);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

在这里插入图片描述

使用mutex解决这个问题

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;
int g_count = 0;
std::mutex mymutex;
void mythread1() {
	for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
		std::unique_lock<std::mutex> u1(mymutex);
		g_count++;
	}
}
 
 
int main() {
	std::thread t1(mythread1);
	std::thread t2(mythread1);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

在这里插入图片描述

3.2 基本的std::atomic用法范例
大家可以把原子操作理解成一种：不需要用到互斥量加锁（无锁）技术的多线程并发编程方式。

原子操作：在多线程中不会被打断的程序执行片段。

从效率上来说，原子操作要比互斥量的方式效率要高。

互斥量的加锁一般是针对一个代码段，而原子操作针对的一般都是一个变量。

原子操作，一般都是指“不可分割的操作”；也就是说这种操作状态要么是完成的，要么是没完成的，不可能出现半完成状态。

std::atomic来代表原子操作，是个类模板。其实std::atomic是用来封装某个类型的值的

需要添加#include 头文件

范例：

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<int> g_count = 0; //封装了一个类型为int的 对象（值）
void mythread1() {
	for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
		g_count++;
	}
}
 
int main() {
	std::thread t1(mythread1);
	std::thread t2(mythread1);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<bool> g_ifEnd = false; //封装了一个类型为bool的 对象（值）
 
void mythread() {
	std::chrono::milliseconds dura(1000);
	while (g_ifEnd == false) {
		cout << "thread id = " << std::this_thread::get_id() << "运行中" << endl;
		std::this_thread::sleep_for(dura);
	}
	cout << "thread id = " << std::this_thread::get_id() << "运行结束" << endl;
}
 
int main() {
	std::thread t1(mythread);
	std::thread t2(mythread);
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	g_ifEnd = true;
	cout << "程序执行完毕" << endl;
	t1.join();
	t2.join();
}

在这里插入图片描述

总结：
1、原子操作一般用于计数或者统计（如累计发送多少个数据包，累计接收到了多少个数据包），多个线程一起统计，这种情况如果不使用原子操作会导致统计发生混乱。

2、写商业代码时，如果不确定结果的影响，最好自己先写一小段代码调试。或者不要使用。

async、future、packaged_task、promise

第九节、async、future、packaged_task、promise

在这里插入图片描述

本节内容需要包含头文件#include

一、std::async、std::future创建后台任务并返回值
std::async是一个函数模板，用来启动一个异步任务，启动起来一个异步任务之后，它返回一个std::future对象，这个对象是个类模板。

什么叫“启动一个异步任务”？就是自动创建一个线程，并开始 执行对应的线程入口函数，它返回一个std::future对象，这个std::future对象中就含有线程入口函数所返回的结果，我们可以通过调用future对象的成员函数get()来获取结果。

“future”将来的意思，也有人称呼std::future提供了一种访问异步操作结果的机制，就是说这个结果你可能没办法马上拿到，但是在不久的将来，这个线程执行完毕的时候，你就能够拿到结果了，所以，大家这么理解：future中保存着一个值，这个值是在将来的某个时刻能够拿到。

std::future对象的get()成员函数会等待线程执行结束并返回结果，拿不到结果它就会一直等待，感觉有点像join()但是，它是可以获取结果的。

std::future对象的wait()成员函数，用于等待线程返回，本身并不返回结果，这个效果和 std::thread 的join()更像。

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#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
class A {
public:
	int mythread(int mypar) {
		cout << mypar << endl;
		return mypar;
	}
};
 
 
int mythread() {
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	return 5;
}
 
 
int main() {
	A a;
	int tmp = 12;
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::future<int> result1 = std::async(mythread);
	cout << "continue........" << endl;
	cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果
	
	//类成员函数
	std::future<int> result2 = std::async(&A::mythread, &a, tmp); //第二个参数是对象引用才能保证线程里执行的是同一个对象
	cout << result2.get() << endl;
   //或者result2.wait();
	cout << "good luck" << endl;
	return 0;
}

我们通过向std::async()传递一个参数，改参数是std::launch类型（枚举类型），来达到一些特殊的目的：

1、std::lunch::deferred：
（defer推迟，延期）表示线程入口函数的调用会被延迟，一直到std::future的wait()或者get()函数被调用时（由主线程调用）才会执行；如果wait()或者get()没有被调用，则不会执行。
实际上根本就没有创建新线程。std::lunch::deferred意思时延迟调用，并没有创建新线程，是在主线程中调用的线程入口函数。

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#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
 
int mythread() {
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	return 5;
}
 
 
int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::future<int> result1 = std::async(std::launch::deferred ,mythread);
	cout << "continue........" << endl;
	cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果
	cout << "good luck" << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

永远都会先打印出continue……..，然后才会打印出mythread() start和mythread() end等信息。

2、std::launch::async，在调用async函数的时候就开始创建新线程。

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int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::future<int> result1 = std::async(std::launch::async ,mythread);
	cout << "continue........" << endl;
	cout << result1.get() << endl; 
	cout << "good luck" << endl;
	return 0;
}

二、std::packaged_task：打包任务，把任务包装起来。
类模板，它的模板参数是各种可调用对象，通过packaged_task把各种可调用对象包装起来，方便将来作为线程入口函数来调用。

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#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
 
int mythread(int mypar) {
	cout << mypar << endl;
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	return 5;
}
 
int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	//我们把函数mythread通过packaged_task包装起来
   //参数是一个int，返回值类型是int
   std::packaged_task<int(int)> mypt(mythread);
	std::thread t1(std::ref(mypt), 1);
	t1.join();
	std::future<int> result = mypt.get_future(); 
	//std::future对象里包含有线程入口函数的返回结果，这里result保存mythread返回的结果。
	cout << result.get() << endl;
   
	return 0;
}

可调用对象可由函数换成lambda表达式

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int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::packaged_task<int(int)> mypt([](int mypar) {
		cout << mypar << endl;
		cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
		std::chrono::milliseconds dura(5000);
		std::this_thread::sleep_for(dura);
		cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
		return 5;
	}); 
	
	std::thread t1(std::ref(mypt), 1);
	t1.join();
	std::future<int> result = mypt.get_future(); 
	//std::future对象里包含有线程入口函数的返回结果，这里result保存mythread返回的结果。
	
	cout << result.get() << endl;
 
	cout << "good luck" << endl;
	return 0;
}

packaged_task包装起来的可调用对象还可以直接调用，从这个角度来讲，packaged_task对象也是一个可调用对象
lambda的直接调用

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int main() {
	cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::packaged_task<int(int)> mypt([](int mypar) {
		cout << mypar << endl;
		cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
		std::chrono::milliseconds dura(5000);
		std::this_thread::sleep_for(dura);
		cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
		return 5;
	}); 
 
	mypt(1);
	std::future<int> result = mypt.get_future();
	cout << result.get() << endl;
}

std::promise，类模板
我们能够在某个线程中给它赋值，然后我们可以在其他线程中，把这个值取出来

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#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
 
void mythread(std::promise<int> &tmp, int clac) {
	cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	std::chrono::milliseconds dura(5000);
	std::this_thread::sleep_for(dura);
	cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
	int result = clac;
	tmp.set_value(result); //结果保存到了tmp这个对象中
	return;
}
 
vector<std::packaged_task<int(int)>> task_vec;
 
int main() {
	std::promise<int> myprom;
	std::thread t1(mythread, std::ref(myprom), 180);
	t1.join(); //在这里线程已经执行完了
	std::future<int> fu1 = myprom.get_future(); //promise和future绑定，用于获取线程返回值
	auto result = fu1.get();
	cout << "result = " << result << endl;
}

总结：通过promise保存一个值，在将来某个时刻我们通过吧一个future绑定到这个promise上，来得到绑定的值

注意：使用thread时，必须 join() 或者 detach() 否则程序会报异常

小结：

我们学习这些东西的目的并不是，要把他们都用到实际开发中。

相反，如果我们能够用最少的东西写出一个稳定的，高效的多线程程序，更值得赞赏。

我们为了成长必须阅读一些高手写的代码，从而实现自己代码的积累；

condition_variable、wait、notify_one、notify_all

第八节 condition_variable、wait、notify_one、notify_all

在这里插入图片描述

一、条件变量condition_variable、wait、notify_one、notify_all
std::condition_variable实际上是一个类，是一个和条件相关的类，说白了就是等待一个条件达成。

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std::mutex mymutex1;
std::unique_lock<std::mutex> sbguard1(mymutex1);
std::condition_variable condition;
condition.wait(sbguard1, [this] {if (!msgRecvQueue.empty())
                                    return true;
                                return false;
                                });
 
condition.wait(sbguard1);

wait()用来等一个东西

如果第二个参数的lambda表达式返回值是false，那么wait()将解锁互斥量，并阻塞到本行
如果第二个参数的lambda表达式返回值是true，那么wait()直接返回并继续执行。

阻塞到什么时候为止呢？阻塞到其他某个线程调用notify_one()成员函数为止；

如果没有第二个参数，那么效果跟第二个参数lambda表达式返回false效果一样

wait()将解锁互斥量，并阻塞到本行，阻塞到其他某个线程调用notify_one()成员函数为止。

当其他线程用notify_one()将本线程wait()唤醒后，这个wait恢复后

1、wait()不断尝试获取互斥量锁，如果获取不到那么流程就卡在wait()这里等待获取，如果获取到了，那么wait()就继续执行，获取到了锁

2.1、如果wait有第二个参数就判断这个lambda表达式。

  • a)如果表达式为false，那wait又对互斥量解锁，然后又休眠，等待再次被notify_one()唤醒
  • b)如果lambda表达式为true，则wait返回，流程可以继续执行（此时互斥量已被锁住）。

2.2、如果wait没有第二个参数，则wait返回，流程走下去。

流程只要走到了wait()下面则互斥量一定被锁住了。

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#include <thread>
#include <iostream>
#include <list>
#include <mutex>
using namespace std;
 
class A {
public:
    void inMsgRecvQueue() {
        for (int i = 0; i < 100000; ++i) 
        {
            cout << "inMsgRecvQueue插入一个元素" << i << endl;
            std::unique_lock<std::mutex> sbguard1(mymutex1);
            msgRecvQueue.push_back(i); 
            //尝试把wait()线程唤醒,执行完这行，
            //那么outMsgRecvQueue()里的wait就会被唤醒
            //只有当另外一个线程正在执行wait()时notify_one()才会起效，否则没有作用
            condition.notify_one();
        }
	}
 
	void outMsgRecvQueue() {
        int command = 0;
        while (true) {
            std::unique_lock<std::mutex> sbguard2(mymutex1);
            // wait()用来等一个东西
            // 如果第二个参数的lambda表达式返回值是false，那么wait()将解锁互斥量，并阻塞到本行
            // 阻塞到什么时候为止呢？阻塞到其他某个线程调用notify_one()成员函数为止；
            //当 wait() 被 notify_one() 激活时，会先执行它的 条件判断表达式 是否为 true，
            //如果为true才会继续往下执行
            condition.wait(sbguard2, [this] {
                if (!msgRecvQueue.empty())
                    return true;
                return false;});
            command = msgRecvQueue.front();
            msgRecvQueue.pop_front();
            //因为unique_lock的灵活性，我们可以随时unlock，以免锁住太长时间
            sbguard2.unlock(); 
            cout << "outMsgRecvQueue()执行，取出第一个元素" << endl;
        }
	}
 
private:
	std::list<int> msgRecvQueue;
	std::mutex mymutex1;
	std::condition_variable condition;
};
 
int main() {
	A myobja;
	std::thread myoutobj(&A::outMsgRecvQueue, &myobja);
	std::thread myinobj(&A::inMsgRecvQueue, &myobja);
	myinobj.join();
	myoutobj.join();
}

二、深入思考

上面的代码可能导致出现一种情况：
因为outMsgRecvQueue()与inMsgRecvQueue()并不是一对一执行的，所以当程序循环执行很多次以后，可能在msgRecvQueue 中已经有了很多消息，但是，outMsgRecvQueue还是被唤醒一次只处理一条数据。这时可以考虑把outMsgRecvQueue多执行几次，或者对inMsgRecvQueue进行限流。

三、notify_all()

notify_one()：通知一个线程的wait()

notify_all()：通知所有线程的wait()

单例设计模式共享数据分析、解决，call_once

第七节 单例设计模式共享数据分析、解决，call_once

在这里插入图片描述

1.设计模式

  • 程序灵活，维护起来可能方便，用设计模式理念写出来的代码很晦涩，但是别人接管、阅读代码都会很痛苦
  • 老外应付特别大的项目时，把项目的开发经验、模块划分经验，总结整理成设计模式
  • 中国零几年设计模式刚开始火时，总喜欢拿一个设计模式往上套，导致一个小小的项目总要加几个设计模式，本末倒置
  • 设计模式有其独特的优点，要活学活用，不要深陷其中，生搬硬套

2.单例设计模式：
整个项目中，有某个或者某些特殊的类，只能创建一个属于该类的对象。
单例类：只能生成一个对象。

3.单例设计模式共享数据分析、解决
面临问题：需要在自己创建的线程中来创建单例类的对象，这种线程可能不止一个。我们可能面临GetInstance()这种成员函数需要互斥。
可以在加锁前判断m_instance是否为空，否则每次调用Singelton::getInstance()都要加锁，十分影响效率。

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#include <iostream>	
#include <mutex>
using namespace	std;
mutex myMutex;
//懒汉模式
class Singelton
{
public:
	static Singelton * getInstance() {
         //双重锁定 提高效率
		if (instance == NULL) {
			lock_guard<mutex> myLockGua(myMutex);
			if (instance == NULL) {
				instance = new Singelton;
			}
		}
		return instance;
	}
private:
	Singelton() {}
	static Singelton *instance;
};
Singelton * Singelton::instance = NULL;
//饿汉模式
class Singelton2 {
public:
	static Singelton2* getInstance() {
		return instance;
	}
private:
	Singelton2() {}
	static Singelton2 * instance;
};
Singelton2 * Singelton2::instance = new Singelton2;
int main(void)
{
	Singelton * singer = Singelton::getInstance();
	Singelton * singer2 = Singelton::getInstance();
	if (singer == singer2)
		cout << "二者是同一个实例" << endl;
	else
		cout << "二者不是同一个实例" << endl;
	cout << "----------		以下 是 饿汉式	------------" << endl;
	Singelton2 * singer3 = Singelton2::getInstance();
	Singelton2 * singer4 = Singelton2::getInstance();
	if (singer3 == singer4)
		cout << "二者是同一个实例" << endl;
	else
		cout << "二者不是同一个实例" << endl;
	return 0;
}

如果觉得在单例模式new了一个对象，而没有自己delete掉，这样不合理。可以增加一个类中类CGarhuishou，new一个单例类时创建一个静态的CGarhuishou对象，这样在程序结束时会调用CGarhuishou的析构函数，释放掉new出来的单例对象。

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class Singelton
{
public:
	static Singelton * getInstance() {
         if (instance == NULL) {
		static CGarhuishou huishou;
		instance = new Singelton;
         }
         return instance;
	}
	class CGarhuishou {
	public:
		~CGarhuishou()
		{
			if (Singelton::instance)
			{
				delete Singelton::instance;
				Singelton::instance = NULL;
			}
		}
	};
private:
	Singelton() {}
	static Singelton *instance;
};
Singelton * Singelton::instance = NULL;

4.std::call_once()：
函数模板，该函数的第一个参数为标记，第二个参数是一个函数名（如a()）。
功能：能够保证函数a()只被调用一次。具备互斥量的能力，而且比互斥量消耗的资源更少，更高效。
call_once()需要与一个标记结合使用，这个标记为std::once_flag；其实once_flag是一个结构，call_once()就是通过标记来决定函数是否执行，调用成功后，就把标记设置为一种已调用状态。

多个线程同时执行时，一个线程会等待另一个线程先执行。

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once_flag g_flag;
class Singelton
{
public:
    static void CreateInstance()//call_once保证其只被调用一次
    {
        instance = new Singelton;
    }
    //两个线程同时执行到这里，其中一个线程要等另外一个线程执行完毕
	static Singelton * getInstance() {
         call_once(g_flag, CreateInstance);
         return instance;
	}
private:
	Singelton() {}
	static Singelton *instance;
};
Singelton * Singelton::instance = NULL;

unique_lock（类模板）详解

第六节 unique_lock（类模板）详解

在这里插入图片描述

1.unique_lock取代lock_guard
unique_lock比lock_guard灵活很多（多出来很多用法），效率差一点。
unique_lock myUniLock(myMutex);

2.unique_lock的第二个参数
2.1 std::adopt_lock：

  • 表示这个互斥量已经被lock()，即不需要在构造函数中lock这个互斥量了。
  • 前提：必须提前lock
  • lock_guard中也可以用这个参数

2.2 std::try_to_lock：

  • 尝试用mutx的lock()去锁定这个mutex，但如果没有锁定成功，会立即返回，不会阻塞在那里；
  • 使用try_to_lock的原因是防止其他的线程锁定mutex太长时间，导致本线程一直阻塞在lock这个地方
  • 前提：不能提前lock();
  • owns_locks()方法判断是否拿到锁，如拿到返回true

2.3 std::defer_lock：

  • 如果没有第二个参数就对mutex进行加锁，加上defer_lock是始化了一个没有加锁的mutex
  • 不给它加锁的目的是以后可以调用unique_lock的一些方法
  • 前提：不能提前lock

3.unique_lock的成员函数（前三个与std::defer_lock联合使用）
3.1 lock()：加锁。

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unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex， defer_lock);
myUniLock.lock();

不用自己unlock();

3.2 unlock()：解锁。

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unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex， defer_lock);
myUniLock.lock();
//处理一些共享代码
myUniLock.unlock();
//处理一些非共享代码
myUniLock.lock();
//处理一些共享代码

因为一些非共享代码要处理，可以暂时先unlock()，用其他线程把它们处理了，处理完后再lock()。

3.3 try_lock()：尝试给互斥量加锁
如果拿不到锁，返回false，否则返回true。

3.4 release()：

  • unique_lock
    myUniLock(myMutex);相当于把myMutex和myUniLock绑定在了一起，release()就是解除绑定，返回它所管理的mutex对象的指针，并释放所有权
  • mutex* ptx =
    myUniLock.release();所有权由ptx接管，如果原来mutex对象处理加锁状态，就需要ptx在以后进行解锁了。

lock的代码段越少，执行越快，整个程序的运行效率越高。
a.锁住的代码少，叫做粒度细，执行效率高；
b.锁住的代码多，叫做粒度粗，执行效率低；

4.unique_lock所有权的传递
unique_lock myUniLock(myMutex);把myMutex和myUniLock绑定在了一起，也就是myUniLock拥有myMutex的所有权
1. 使用move转移

  • myUniLock拥有myMutex的所有权，myUniLock可以把自己对myMutex的所有权转移，但是不能复制。
  • unique_lock myUniLock2(std::move(myUniLock));
    现在myUniLock2拥有myMutex的所有权。

2. 在函数中return一个临时变量，即可以实现转移

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unique_lock<mutex> aFunction()
{
    unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex);
    //移动构造函数那里讲从函数返回一个局部的unique_lock对象是可以的
    //返回这种局部对象会导致系统生成临时的unique_lock对象，并调用unique_lock的移动构造函数
    return myUniLock;
}

创建多个线程、数据共享问题分析、案例代码

第四节 创建多个线程、数据共享问题分析、案例代码

在这里插入图片描述

一、创建和等待多个线程

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void TextThread()
{
     cout << "我是线程" << this_thread::get_id() << endl;
     /*  …  */
     cout << "线程" << this_thread::get_id() << "执行结束" << endl; 
}
 //main函数里     vector threadagg;
     for (int i = 0; i < 10; ++i)
     {
         threadagg.push_back(thread(TextThread));
     }
     for (int i = 0; i < 10; ++i)
     {
         threadagg[i].join();
     }
  • 把thread对象放入到容器中管理，看起来像个thread对象数组，对一次创建大量的线程并对大量线程进行管理有好处
  • 多个线程执行顺序是乱的，跟操作系统内部对线程的运行调度机制有关

二：数据共享问题分析
2.1 只读的数据

  • 是安全稳定的

2.2 有读有写

  • 若不加处理，就会出错
  • 最简单的防止崩溃方法：读的时候不能写，写的时候不能读。
  • 写的动作分10小步，由于任务切换，导致各种诡异的事情发生（最可能的还是崩溃）