Apa itu utas? Bagaimana anda membuat dan menguruskan benang di C menggunakan perpustakaan ?

Benang adalah proses ringan dalam program yang boleh berjalan serentak dengan benang lain, berkongsi sumber yang sama seperti ingatan. Threads membolehkan pelaksanaan tugas selari, yang dapat meningkatkan prestasi aplikasi, terutama mereka yang mempunyai banyak tugas bebas.

Untuk membuat dan menguruskan benang di C menggunakan perpustakaan <thread></thread> , anda mengikuti langkah -langkah ini:

1. Membuat utas:
   Untuk membuat benang, anda menggunakan pembina std::thread dan lulus fungsi atau objek yang boleh dipanggil yang akan dilaksanakan oleh benang. Berikut adalah contoh:

    <code class="cpp">#include <iostream> #include <thread> void threadFunction() { std::cout </thread></iostream></code>

   Dalam contoh ini, threadFunction dilaksanakan dalam benang yang berasingan.

2. Menguruskan benang:

   • Bergabung dengan Thread: Fungsi join() digunakan untuk menunggu benang menyelesaikan pelaksanaannya. Seperti yang ditunjukkan dalam contoh di atas, t.join() memastikan bahawa benang utama menunggu benang yang baru dibuat untuk diselesaikan sebelum keluar.

   • Threads Threads: Fungsi detach() membolehkan benang berjalan secara bebas dari program utama. Setelah terpisah, sumber benang dibebaskan secara automatik apabila ia selesai pelaksanaan:

      <code class="cpp">std::thread t(threadFunction); t.detach(); // Thread runs independently</code>

   • Memeriksa status thread: Fungsi joinable() memeriksa sama ada objek thread mewakili benang aktif pelaksanaan:

      <code class="cpp">if (t.joinable()) { t.join(); }</code>

3. Lulus hujah ke benang:
   Anda boleh lulus argumen ke fungsi benang sama ada dengan nilai atau dengan rujukan. Inilah caranya dengan nilai dan dengan rujukan:

    <code class="cpp">void threadFunction(int x, std::string& str) { std::cout </code>

   Perhatikan penggunaan std::ref untuk lulus str dengan rujukan.

Apakah faedah menggunakan benang dalam pengaturcaraan C?

Menggunakan benang dalam pengaturcaraan C menawarkan beberapa manfaat penting:

1. Prestasi yang lebih baik: Dengan melaksanakan tugas-tugas serentak, benang dapat mempercepatkan pelaksanaan program, terutama pada pemproses multi-teras di mana beberapa benang dapat berjalan serentak.
2. Responsiveness: Dalam aplikasi antara muka pengguna, menggunakan benang untuk melaksanakan tugas-tugas jangka panjang di latar belakang memastikan UI responsif, meningkatkan pengalaman pengguna.
3. Perkongsian Sumber: Thread dalam Memori Perkongsian Proses yang Sama dan Sumber Lain, yang dapat memudahkan komunikasi dan perkongsian data antara bahagian -bahagian program yang berlainan.
4. Skalabiliti: Apabila bilangan tugas tumbuh, benang membolehkan penskalaan yang lebih baik dengan mengedarkan kerja di seluruh pemproses atau teras yang ada.
5. Operasi Asynchronous: Threads membolehkan operasi tak segerak, di mana tugas boleh dimulakan dan kemudian kerja lain dapat diteruskan sambil menunggu tugas selesai.
6. Parallelism: Benang membolehkan eksploitasi paralelisme dalam algoritma, yang membawa kepada penggunaan sumber pengiraan yang lebih cekap.

Bagaimanakah anda dapat memastikan keselamatan benang apabila menggunakan perpustakaan di C?

Memastikan keselamatan benang apabila menggunakan perpustakaan <thread></thread> di C melibatkan beberapa amalan utama:

1. MUTEXES: Gunakan std::mutex untuk melindungi sumber bersama dari akses serentak. Mutexes menyediakan pengecualian bersama, hanya membenarkan satu benang pada satu masa untuk mengakses seksyen kritikal kod:

    <code class="cpp">#include <mutex> std::mutex mtx; int sharedData = 0; void threadFunction() { std::lock_guard<:mutex> lock(mtx); sharedData ; }</:mutex></mutex></code>

   Di sini, std::lock_guard secara automatik mengunci mutex apabila pembinaan dan membukanya apabila kemusnahan, memastikan bahawa sharedData dengan selamat ditingkatkan.

2. Pemboleh ubah keadaan: Gunakan std::condition_variable untuk menguruskan benang yang menunggu keadaan tertentu untuk dipenuhi sebelum meneruskan:

    <code class="cpp">#include <condition_variable> std::mutex mtx; std::condition_variable cv; bool ready = false; void threadFunction() { std::unique_lock<:mutex> lock(mtx); cv.wait(lock, []{ return ready; }); // Proceed with the task } int main() { // Start thread // ... { std::lock_guard<:mutex> lock(mtx); ready = true; } cv.notify_one(); // Notify one waiting thread // ... }</:mutex></:mutex></condition_variable></code>

3. Operasi Atom: Gunakan std::atomic untuk pembolehubah yang dikongsi bersama untuk memastikan atomik tanpa memerlukan mutexes:

    <code class="cpp">#include <atomic> std::atomic<int> sharedData(0); void threadFunction() { sharedData ; }</int></atomic></code>

4. Bekas Safe Thread: Gunakan bekas selamat benang seperti std::atomic atau std::shared_ptr apabila sesuai untuk mengelakkan keadaan kaum.
5. Mengelakkan kebuntuan: Berhati -hati dengan perintah mengunci pelbagai mutex untuk mengelakkan kebuntuan. Sentiasa mengunci mutexes dalam urutan yang konsisten merentasi benang.
6. RAII (Pengambilalihan Sumber adalah Inisialisasi): Gunakan teknik RAII seperti std::lock_guard dan std::unique_lock untuk memastikan sumber -sumber dilancarkan dengan betul walaupun pengecualian berlaku.

Apakah beberapa perangkap biasa untuk dielakkan ketika bekerja dengan benang di C?

Apabila bekerja dengan benang di C, terdapat beberapa perangkap biasa untuk mengetahui dan mengelakkan:

1. Keadaan kaum: Ini berlaku apabila pelbagai benang mengakses data bersama serentak, dan sekurang -kurangnya salah satu daripada mereka mengubahnya. Sentiasa gunakan mekanisme penyegerakan seperti mutexes atau operasi atom untuk mencegah keadaan kaum.
2. Deadlocks: Deadlocks berlaku apabila dua atau lebih benang tidak dapat diteruskan kerana masing -masing sedang menunggu yang lain melepaskan sumber. Untuk mengelakkan kebuntuan, sentiasa mengunci mutexes dalam teknik susunan dan penggunaan yang konsisten seperti std::lock untuk mengunci pelbagai mutexes secara atom.
3. Perlumbaan Data: Sama seperti keadaan perlumbaan, perlumbaan data berlaku apabila dua atau lebih benang mengakses lokasi memori yang sama serentak, dan sekurang -kurangnya salah satu akses adalah menulis. Gunakan primitif penyegerakan untuk mencegah kaum data.
4. Kelaparan dan Livelock: Kelaparan berlaku apabila benang tidak dapat memperoleh akses tetap kepada sumber yang dikongsi dan tidak dapat membuat kemajuan. Livelock adalah keadaan yang sama di mana benang secara aktif cuba menyelesaikan konflik tetapi berakhir dalam kitaran pengambilan semula. Pastikan penjadualan yang adil dan elakkan sibuk menunggu untuk mengurangkan isu-isu ini.
5. Penggunaan yang tidak wajar: Melepaskan benang tanpa pertimbangan yang betul boleh menyebabkan kebocoran sumber jika benang tidak diuruskan dengan betul. Sentiasa pastikan benang terpisah direka untuk membersihkan diri mereka.
6. Mengabaikan pengecualian: Benang boleh membuang pengecualian, dan jika tidak ditangani dengan betul, ini boleh membawa kepada tingkah laku yang tidak ditentukan. Gunakan blok cuba-catch dalam benang dan pertimbangkan untuk menggunakan std::current_exception dan std::rethrow_exception untuk mengendalikan pengecualian di seluruh benang.
7. Berlebihan benang: Mewujudkan terlalu banyak benang boleh menyebabkan kemerosotan prestasi disebabkan oleh konteks beralih overhead. Berhati -hati mempertimbangkan bilangan benang yang diperlukan dan gunakan kolam thread di mana sesuai.
8. Mengabaikan keselamatan benang fungsi perpustakaan standard: Tidak semua fungsi perpustakaan standard adalah thread-safe. Sentiasa periksa dokumentasi untuk memastikan fungsi yang digunakan dalam persekitaran pelbagai threaded selamat digunakan secara serentak.

Dengan menyedari perangkap-perangkap ini dan mengikuti amalan terbaik, anda boleh menulis lebih banyak program C pelbagai yang mantap dan cekap.

Atas ialah kandungan terperinci Apa itu utas? Bagaimana anda membuat dan menguruskan benang dalam c menggunakan & lt; thread & gt;?Perpustakaan?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!