C++多线程:后厨协作的艺术

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厨房里几个厨师同时备菜的场景,恰好多线程工作的写照。C++11开始,这门语言终于有了原生的多线程支持,就像给程序员配了套趁手的厨具。

基础概念认知

C++多线程:后厨协作的艺术

先理清三个关键概念:

  • 线程:执行流的最小单元,类似独立工作的厨师
  • 进程:资源分配的基本单位,好比整个后厨空间
  • 并发:多个任务在重叠时间段执行,像同时煮汤和切菜
特性线程进程
内存占用共享独立
创建开销1MB左右10MB起
通信成本

创建线程的三种方式

std::thread基础用法

就像雇佣新员工,需要明确工作内容:

includeincludevoid burger_task {std::cout<< "开始煎肉饼..."<< std::endl;int main {std::thread cook(burger_task); // 创建线程cook.join; // 等待完成return 0;

Lambda表达式创建

临时任务用lambda更便捷:

std::thread pizza_chef([]{std::cout<< "披萨面团准备中..."<< std::endl;});

带参数的任务

给厨师传菜单参数:

void prepare_ingredient(int amount, std::string name) {// 处理食材逻辑std::thread chef(prepare_ingredient, 5, "西红柿");

线程管理技巧

  • detach:让线程独立运行,像自助餐台的保温设备
  • 硬件并发数获取:std::thread::hardware_concurrency
  • 线程转移所有权:std::move实现
方法适用场景风险点
join顺序依赖任务死锁风险
detach后台任务资源释放问题

数据安全防护

多个厨师共用冰箱时需要规则:

互斥锁实战

std::mutex fridge_mtx; // 冰箱锁void use_fridge {fridge_mtx.lock;// 操作共享资源fridge_mtx.unlock;

智能锁应用

自动管理上锁解锁:

std::mutex oven_mtx;void use_oven {std::lock_guard lg(oven_mtx);// 自动释放锁

通信与协调

C++多线程:后厨协作的艺术

后厨各岗位需要配合:

  • 条件变量:std::condition_variable
  • 原子操作:std::atomic
  • 信号量:C++20引入
工具等待方式唤醒机制
条件变量主动等待notify_one/all
future/promise被动等待自动通知

性能优化方向

避免成为厨房瓶颈:

C++多线程:后厨协作的艺术

  • 减少锁竞争:细粒度锁、读写锁
  • 任务窃取:std::async自动调度
  • 内存对齐:alignas关键字

窗外的阳光斜照在键盘上,调试完最后一个竞态条件的程序员端起凉掉的咖啡。屏幕上的线程监控图平稳跳动着,像极了后厨里默契配合的厨师团队。

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