在C++中如何高效地使用多线程？

在 C++ 中使用多线程可以提高并行性：创建线程：使用 std::thread 类或 pthread 库创建线程。同步线程：使用互斥量和条件变量等同步机制确保线程安全。实战案例：如并行处理多个文件，创建多个线程来处理每个文件，提高效率。

在 C++ 中高效地使用多线程

多线程编程在软件开发中至关重要，因为它可以提高并行性和应用程序性能。本篇文章将介绍如何高效地使用 C++ 中的多线程功能，包括线程创建、同步和实践案例。

线程创建

在 C++ 中创建线程可以通过两种方式：

1. std::thread 类：C++11 中引入，提供了创建和管理线程的现代方式。使用 std::thread 构造函数，传递线程函数和任意参数。

std::thread t(my_function, arg1, arg2);

2. pthread 库：另一种选择是使用 POSIX 线程 (pthread) 库。包括 pthread.h 头文件并使用 pthread_create 函数创建线程。

pthread_t t;
pthread_create(&t, NULL, my_function, arg1);

线程同步

为了确保多个线程在访问共享数据时不会相互干扰，需要进行线程同步。C++ 提供了几种同步方法：

1. 互斥量：std::mutex 类控制对共享数据的独占访问。只允许一个线程同时持有互斥锁。

std::mutex m;
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    // 对共享数据进行操作
}

2. 条件变量：std::condition_variable 类用于通知线程有关条件的变化。线程可以等待条件被满足，然后继续执行。

std::condition_variable cv;
std::mutex m;
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
    // 等待条件达成
    cv.wait(lock);
}

实战案例：并发文件处理

为了说明多线程的使用，让我们考虑一个并行处理多个文件的程序。程序应该读取每个文件的行并将其写入输出文件。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <thread>

using namespace std;

void process_file(string filename, ofstream& out)
{
    ifstream in(filename);
    string line;
    while (getline(in, line))
    {
        out << line << endl;
    }
}

int main()
{
    // 文件名列表
    vector<string> filenames = {"file1.txt", "file2.txt", "file3.txt"};

    // 创建 output 输出文件
    ofstream out("output.txt");

    // 创建线程向量
    vector<thread> threads;

    // 为每个文件创建线程
    for (auto& filename : filenames)
    {
        threads.emplace_back(process_file, filename, ref(out));
    }

    // 等待线程完成
    for (auto& thread : threads)
    {
        thread.join();
    }

    cout << "Files processed successfully." << endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们创建多个线程，每个线程处理一个文件。主线程创建一个输出文件并等待所有线程完成。通过这种方式，我们可以并行处理多个文件，从而提高性能。

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