Đa Luồng (Multithread) Trong C++ | 101 Bài Hướng Dẫn C++ Hay Nhất ...

Tạo Thread trong C++ Đây là chương trình chúng ta sử dụng để tạo một POSIX thread: #include pthread_create thread , attr , start_routine , arg Ở đây, pthread_create tạo một thread

Đa luồng (Multithread) trong C++

Đa luồng (Multithreading) là một form chuyên dụng của đa nhiệm (multitasking) và một đa nhiệm

là tính năng cho phép máy tính của bạn chạy hai hoặc nhiều chương trình đồng thời Nói chung, có hai kiểu đa nhiệm là: process-based và thread-based tương ứng: dựa trên tiến trình và dựa trên luồng

Đa nhiệm dựa trên tiến trình xử lý việc thực thi đồng thời của các chương trình Đa nhiệm dựa trên luồng xử lý việc thực thi đồng thời các phần của cùng một chương trình

Một chương trình đa luồng chứa hai hoặc nhiều phần mà có thể chạy đồng thời Mỗi phần của chương trình đó được gọi là một thread, và mỗi thread định nghĩa một path riêng biệt của sự thực thi

C++ không chứa bất kỳ hỗ trợ có sẵn nào cho các ứng dụng đa luồng Thay vào đó, nó dựa hoàn toàn vào Hệ điều hành để cung cấp tính năng này

Chương này giả sử bạn đang làm việc trên Hệ điều hành Linux và chúng tôi đang chuẩn bị viết chương trình đa luồng trong C++ bởi sử dụng POSIX POSIX Threads hoặc Pthreads cung cấp API mà có sẵn trên nhiều hệ thống như FreeBSD, NetBSD, GNU/Linux, Mac OS X và Solaris Tạo Thread trong C++

Đây là chương trình chúng ta sử dụng để tạo một POSIX thread:

#include <pthread.h>

pthread_create ( thread , attr , start_routine , arg )

Ở đây, pthread_create tạo một thread mới và làm nó có thể thực thi Chương trình này có thể

được gọi bất cứ thời điểm nào ở bất cứ đâu trong code của bạn Dưới đây là miêu tả các tham số:

con

attr Một thuộc tính mà có thể được sử dụng để thiết lập các thuộc tính của

thread Bạn có thể xác định một đối tượng thuộc tính thread, hoặc NULL cho các giá trị mặc định

start_routine Chương trình C++ mà thread này sẽ thực thi một khi nó được tạo

được truyền bởi tham chiếu dạng một con trỏ của kiểu void NULL có thể được sử dụng nếu không có tham số nào được truyền

Số thread tối đa có thể được tạo bởi một tiến trình là phụ thuộc vào trình triển khai (Implementation) Một khi được tạo, các thread là ngang hàng, và có thể tạo các thread khác Không có sự phụ thuộc giữa các thread trong C++

Chương trình sau được sử dụng để kết thúc một POSIX thread trong C++:

#include <pthread.h>

pthread_exit ( status )

Ở đây pthread_exit được sử dụng để kết thúc một thread Chương trình pthread_exit() được gọi

sau khi một thread đã hoàn thành công việc của nó và không cần thiết phải tồn tại nữa

Nếu main() kết thúc trước các thread nó đã tạo, và kết thúc chương trình pthread_create(), thì các thread khác sẽ tiếp tục thực thi Nếu không thì, chúng sẽ tự động được kết thúc khi main() hoàn thành

Ví d ụ

Ví dụ đơn giản sau tạo 5 thread với chương trình pthread_create() Mỗi thread in một thông báo

“Hello World!”, và sau đó kết thúc với một lời gọi tới pthread_exit() trong C++:

#include <iostream>

#define NUM_THREADS 5

void PrintHello ( void threadid )

{

long tid ;

tid = ( long ) threadid ;

cout << "Hello World! Thread ID, " << tid << endl ;

pthread_exit ( NULL );

}

int main ()

{

pthread_t threads [ NUM_THREADS ];

int rc ;

int i ;

for ( i = ; i < NUM_THREADS ; i ++ ){

cout << "main() : creating thread, " << i << endl ;

rc = pthread_create (& threads [ ], NULL ,

PrintHello , ( void *) i );

if rc ){

cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl ;

exit (- 1 );

}

}

pthread_exit ( NULL );

}

Biên dịch chương trình trên sử dụng thư viện –lpthread như sau:

$gcc test cpp - lpthread

Bây giờ, thực thi chương trình sẽ cho kết quả:

main () creating thread , 0

main () creating thread , 1

main () creating thread , 2

main () creating thread , 3

main () creating thread , 4

Hello World ! Thread ID , 0

Hello World ! Thread ID , 1

Hello World ! Thread ID , 2

Hello World ! Thread ID , 3

Hello World ! Thread ID , 4

Truyền tham số tới Thread trong C++

Ví dụ này minh họa cách truyền nhiều tham số thông qua một cấu trúc Bạn có thể truyền bất kỳ kiểu dữ liệu nào trong một Thread callback, bởi vì nó trỏ tới void như được giải thích trong ví dụ sau:

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <pthread.h>

using namespace std ;

#define NUM_THREADS 5

struct thread_data {

int thread_id ;

char message ;

};

void PrintHello ( void threadarg )

{

cout << "Thread ID : " << my_data -> thread_id ;

cout << " Message : " << my_data -> message << endl ;

pthread_exit ( NULL );

}

int main ()

{

pthread_t threads [ NUM_THREADS ];

struct thread_data td [ NUM_THREADS ];

int rc ;

int i ;

for ( i = ; i < NUM_THREADS ; i ++ ){

cout << "main() : creating thread, " << i << endl ;

td [ ] thread_id = i ;

td [ ] message = "This is message" ;

rc = pthread_create (& threads [ ], NULL ,

PrintHello , ( void *)& td [ ]);

if rc ){

cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl ;

exit (- 1 );

}

}

pthread_exit ( NULL );

}

Khi code trên được biên dịch và thực thi, nó cho kết quả sau:

main () creating thread , 0

main () creating thread , 1

main () creating thread , 2

main () creating thread , 3

main () creating thread , 4

Thread ID : 3 Message This is message

Thread ID : 2 Message This is message

Thread ID : 0 Message This is message

Thread ID : 1 Message This is message

Thread ID : 4 Message This is message

Hai cú pháp sau được sử dụng để kết hợp (joining) hoặc tháo gỡ (detaching) các Thread trong C++:

pthread_join ( threadid , status )

pthread_detach ( threadid )

Chương trình con pthread_join() đóng khối thread đang gọi tới khi threadid kết thúc Khi một thread được tạo, một trong các thuộc tính định nghĩa nó là joinable hoặc detached Chỉ các thread được tạo với dạng joinable có thể được kết hợp Nếu một thread được tạo với dạng detached, nó không bao giờ được kết hợp

Ví dụ sau minh họa cách đợi cho các thread kết thúc bởi sử dụng chương trình kết hợp Pthread trong C++:

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <pthread.h>

#include <unistd.h>

using namespace std ;

#define NUM_THREADS 5

void wait ( void t

tid = ( long ) ;

sleep ( );

cout << "Sleeping in thread " << endl ;

cout << "Thread with id : " << tid << " .exiting " << endl ;

pthread_exit ( NULL );

}

int main ()

{

int rc ;

int i ;

pthread_t threads [ NUM_THREADS ];

pthread_attr_t attr ;

void status ;

// Initialize and set thread joinable

pthread_attr_init (& attr );

pthread_attr_setdetachstate (& attr , PTHREAD_CREATE_JOINABLE );

for ( i = ; i < NUM_THREADS ; i ++ ){

cout << "main() : creating thread, " << i << endl ;

rc = pthread_create (& threads [ ], NULL , wait , ( void *) i );

if rc ){

cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl ;

exit (- 1 );

}

}

// free attribute and wait for the other threads

pthread_attr_destroy (& attr );

for ( i = ; i < NUM_THREADS ; i ++ ){

rc = pthread_join ( threads [ ], status );

if rc ){

cout << "Error:unable to join," << rc << endl ;

exit (- 1 );

}

cout << "Main: completed thread id :" << i ;

cout << " exiting with status :" << status << endl ;

}

cout << "Main: program exiting." << endl ;

pthread_exit ( NULL );

}

Khi code trên được biên dịch và thực thi, nó cho kết quả sau:

main () creating thread , 0

main () creating thread , 1

main () creating thread , 2

main () creating thread , 3

main () creating thread , 4

Sleeping in thread

Thread with id : 0 exiting

Sleeping in thread

Thread with id : 1 exiting

Sleeping in thread

Thread with id : 2 exiting

Sleeping in thread

Thread with id : 3 exiting

Sleeping in thread

Thread with id : 4 exiting

Main : completed thread id : exiting with status :

Main : program exiting