C 11中的新std::thread库详解

# 1. C 11中的多线程编程简介

## 1.1 C 11引入的多线程编程特性
C 11标准引入了对多线程编程的支持，通过引入std::thread等相关库，使得多线程编程变得更加方便和高效。多线程编程可以充分利用多核处理器的优势，提高程序的性能和响应速度。

## 1.2 多线程编程的优势和应用场景
多线程编程可以实现任务的并行处理，提高程序的吞吐量和执行效率。在涉及网络通信、GUI界面、数据处理等方面都可以应用多线程技术。

## 1.3 多线程编程的挑战和注意事项
多线程编程需要注意线程安全性、避免死锁、资源竞争等问题；同时需要合理控制线程数量，避免过多线程导致系统负担过大。合理的线程设计和管理是多线程编程的重要挑战。

# 2. std::thread库的基本概念和用法

### 2.1 std::thread库简介
在C++ 11标准中引入了std::thread库，它提供了一种方便的多线程编程方式。通过std::thread库，程序员可以轻松地创建、启动和管理多个线程，实现并发执行的功能。

### 2.2 创建和启动线程
在使用std::thread库时，可以通过构造函数将线程函数和参数传递进去，然后通过调用start()方法启动线程。下面是一个简单的示例代码：

   #include <iostream>
   #include <thread>

   void threadFunc(int tid) {
       std::cout << "Hello, Thread " << tid << std::endl;
   }

   int main() {
       std::thread t1(threadFunc, 1);
       std::thread t2(threadFunc, 2);

       t1.join();
       t2.join();

       return 0;
   }

**代码说明：**
- 我们定义了一个线程函数threadFunc，它接受一个整数参数tid，并在控制台输出相应的信息。
- 在main函数中，我们创建了两个线程t1和t2，分别传入不同的tid参数，并使用join()方法等待线程执行完毕。
- 最后，我们返回0表示程序正常执行结束。

**代码总结：**
- std::thread库提供了简单易用的线程创建和启动方式。
- 每个线程都有自己的线程函数和参数，可以实现并发执行不同任务的功能。

### 2.3 线程的管理和控制
在实际开发中，我们可能需要对线程进行管理和控制，比如等待线程结束、设置线程的标识、调整线程的优先级等。std::thread库提供了丰富的接口来实现这些功能，让多线程编程变得更加灵活和便捷。

### 2.4 线程的同步和互斥
多线程编程中，线程之间可能会产生竞态条件和资源竞争问题，为了避免这种情况，我们需要使用同步和互斥机制来保护共享资源。std::thread库提供了互斥锁、条件变量、原子操作等机制，帮助我们实现线程间的安全共享。

通过以上内容，我们可以清晰地了解std::thread库的基本概念和用法，以及如何创建、启动线程，进行线程管理和控制，实现线程的同步和互斥。在后续章节中，我们将深入探讨std::thread库更多的特性和应用场景。

# 3. std::thread的线程管理和控制

在本章中，我们将深入探讨std::thread库中关于线程管理和控制的相关内容，包括线程的加入与分离、获取和设置线程的标识、线程的优先级调整以及线程的状态监控。让我们逐一进行介绍。

#### 3.1 线程的加入与分离

在std::thread库中，线程的加入与分离通常涉及到对线程的生命周期进行管理。通过join()函数可以使一个线程等待另一个线程执行完毕，而detach()函数则可以将线程的执行和管理分离开来。

#include <iostream>
#include <thread>

void threadFunc() {
    // 模拟耗时操作
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    std::cout << "子线程执行完毕" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(threadFunc);

    // 等待子线程执行完毕
    t.join();
    // 或者分离子线程的执行
    // t.detach();

    std::cout << "主线程执行完毕" << std::endl;

    return 0;
}

上述代码中，通过join()函数使得主线程等待子线程执行完毕后再继续执行，而使用detach()函数则会将子线程的执行和管理分离，即使主线程结束，子线程仍然可以继续执行。

#### 3.2 获取和设置线程的标识

每个线程在操作系统中都会有一个唯一的标识，通过std::thread::id类型可以获取和设置线程的标识。

#include <iostream>
#include <thread>

void threadFunc() {
    std::cout << "子线程标识：" << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(threadFunc);

    std::cout << "主线程标识：" << std::this_thread::get_id() << std::endl;

    t.join();

    return 0;
}

通过std::this_thread::get_id()可以获取当前线程的标识，而通过std::this_thread::get_id()可以设置线程的标识。

#### 3.3 线程的优先级调整

在std::thread库中，并没有对线程的优先级提供直接的支持，因为线程优先级通常是与操作系统相关的。不过，我们仍然可以通过一些操作系统提供的机制来调整线程的优先级。

// 这里给出一些伪码，表示线程优先级的调整
std::thread t(threadFunc);
t.set_priority(HIGH);

#### 3.4 线程的状态监控

在实际应用中，了解线程的状态对于调试和性能优化都是非常重要的。我们可以通过一些方式来监控线程的状态，比如判断线程是否在执行、是否处于休眠中等。

std::thread t(threadFunc);
if (t.joinable()) {
    std::cout << "线程可被加入" << std::endl;
} else {
    std::cout << "线程不可被加入" << std::endl;
}

通过上述方法，我们可以对线程的状态进