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c++ - 通过同步延长线程的生命周期 (C++11)

coder 2023-06-02 原文

我有一个程序,其函数将指针作为 arg 和一个 main。主要是创建 n 个线程,每个线程根据传递的 arg 在不同的内存区域运行函数。然后加入线程,主线程在区域之间执行一些数据混合,并创建 n 个新线程,它们执行与旧线程相同的操作。

为了改进程序,我希望保持线程处于事件状态,从而消除创建线程所需的长时间。线程应该在 main 工作时休眠,并在它们必须再次出现时通知。同样,当线程工作时,main 应该等待,就像它对 join 所做的那样。

我最终无法对此进行强有力的实现,总是陷入僵局。

简单的基线代码,任何关于如何修改它的提示将不胜感激

#include <thread>
#include <climits>

...

void myfunc(void * p) {
  do_something(p);
}

int main(){
  void * myp[n_threads] {a_location, another_location,...};
  std::thread mythread[n_threads];
  for (unsigned long int j=0; j < ULONG_MAX; j++) {
    for (unsigned int i=0; i < n_threads; i++) {
      mythread[i] = std::thread(myfunc, myp[i]);
    }
    for (unsigned int i=0; i < n_threads; i++) {
      mythread[i].join();
    }
    mix_data(myp); 
  }
  return 0;
}

最佳答案

这是一种仅使用 C++11 标准库中的类的可能方法。基本上,您创建的每个线程都有一个关联的命令队列(封装在 std::packaged_task<> 对象中),它会不断检查。如果队列为空,线程将只等待条件变量 (std::condition_variable)。

虽然通过使用 std::mutex 可以避免数据争用和 std::unique_lock<> RAII 包装器,主线程可以通过存储 std::future<> 来等待特定作业终止。与每个提交的 std::packaged_tast<> 关联的对象并调用wait()就可以了。

下面是一个遵循这种设计的简单程序。评论应该足以解释它的作用:

#include <thread>
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <future>
#include <queue>
#include <condition_variable>
#include <mutex>

// Convenience type definition
using job = std::packaged_task<void()>;

// Some data associated to each thread.
struct thread_data
{
    int id; // Could use thread::id, but this is filled before the thread is started
    std::thread t; // The thread object
    std::queue<job> jobs; // The job queue
    std::condition_variable cv; // The condition variable to wait for threads
    std::mutex m; // Mutex used for avoiding data races
    bool stop = false; // When set, this flag tells the thread that it should exit
};

// The thread function executed by each thread
void thread_func(thread_data* pData)
{
    std::unique_lock<std::mutex> l(pData->m, std::defer_lock);
    while (true)
    {
        l.lock();

        // Wait until the queue won't be empty or stop is signaled
        pData->cv.wait(l, [pData] () {
            return (pData->stop || !pData->jobs.empty()); 
            });

        // Stop was signaled, let's exit the thread
        if (pData->stop) { return; }

        // Pop one task from the queue...
        job j = std::move(pData->jobs.front());
        pData->jobs.pop();

        l.unlock();

        // Execute the task!
        j();
    }
}

// Function that creates a simple task
job create_task(int id, int jobNumber)
{
    job j([id, jobNumber] ()
    {
        std::stringstream s;
        s << "Hello " << id << "." << jobNumber << std::endl;
        std::cout << s.str();
    });

    return j;
}

int main()
{
    const int numThreads = 4;
    const int numJobsPerThread = 10;
    std::vector<std::future<void>> futures;

    // Create all the threads (will be waiting for jobs)
    thread_data threads[numThreads];
    int tdi = 0;
    for (auto& td : threads)
    {
        td.id = tdi++;
        td.t = std::thread(thread_func, &td);
    }

    //=================================================
    // Start assigning jobs to each thread...

    for (auto& td : threads)
    {
        for (int i = 0; i < numJobsPerThread; i++)
        {
            job j = create_task(td.id, i);
            futures.push_back(j.get_future());

            std::unique_lock<std::mutex> l(td.m);
            td.jobs.push(std::move(j));
        }

        // Notify the thread that there is work do to...
        td.cv.notify_one();
    }

    // Wait for all the tasks to be completed...
    for (auto& f : futures) { f.wait(); }
    futures.clear();


    //=================================================
    // Here the main thread does something...

    std::cin.get();

    // ...done!
    //=================================================


    //=================================================
    // Posts some new tasks...

    for (auto& td : threads)
    {
        for (int i = 0; i < numJobsPerThread; i++)
        {
            job j = create_task(td.id, i);
            futures.push_back(j.get_future());

            std::unique_lock<std::mutex> l(td.m);
            td.jobs.push(std::move(j));
        }

        // Notify the thread that there is work do to...
        td.cv.notify_one();
    }

    // Wait for all the tasks to be completed...
    for (auto& f : futures) { f.wait(); }
    futures.clear();

    // Send stop signal to all threads and join them...
    for (auto& td : threads)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> l(td.m);
        td.stop = true;
        td.cv.notify_one();
    }

    // Join all the threads
    for (auto& td : threads) { td.t.join(); }
}

关于c++ - 通过同步延长线程的生命周期 (C++11),我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/15252292/

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