昨天在写作“大卫的Design Patterns学习笔记”过程中,编写了一个多线程Producer-Consumer的示例,其中用到了boost::thread,但在线程同步的问题上遇到了些问题,到csdn和vckbase上发帖子问了一下,也没人回答,没有办法,只好晚上回家搬出源码研究了一下,总算解决了问题,下面将自己的理解写下来,与大家分享、讨论。
注:以下讨论基于boost1.32.0。
boost::thread库跟boost::function等很多其它boost组成库不同,它只是一个跨平台封装库(简单的说,就是根据不同的宏调用不同的API),里面没有太多的GP编程技巧,因此,研究起来比较简单。
boost::thread库主要由以下部分组成:
thread
mutex
scoped_lock
condition
xtime
barrier
下面依次解析如下:
thread
thread自然是boost::thread库的主角,但thread类的实现总体上是比较简单的,前面已经说过,thread只是一个跨平台的线程封装库,其中按照所使用的编译选项的不同,分别决定使用Windows线程API还是pthread,或者Macintosh Carbon平台的thread实现。以下只讨论Windows,即使用BOOST_HAS_WINTHREADS的情况。
thread类提供了两种构造函数:
thread::thread()
thread::thread(const function0& threadfunc)
第一种构造函数用于调用GetCurrentThread构造一个当前线程的thread对象,第二种则通过传入一个函数或者一个functor来创建一个新的线程。第二种情况下,thread类在其构造函数中间接调用CreateThread来创建线程,并将线程句柄保存到成员变量m_thread中,并执行传入的函数,或执行functor的operator ()方法来启动工作线程。
此外,thread类有一个Windows下的程序员可能不大熟悉的成员函数join,线程(通常是主线程)可以通过调用join函数来等待另一线程(通常是工作线程)退出,join的实现也十分简单,是调用WaitForSingleObject来实现的:
WaitForSingleObject(reinterpret_cast(m_thread), INFINITE);
我们可以用以下三种方式启动一个新线程:
1、传递一个工作函数来构造一个工作线程
#include
#include
#include
boost::mutex io_mutex;
void count() // worker function
{
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex);
std::cout << i << std::endl;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
boost::thread thrd1(&count);
boost::thread thrd2(&count);
thrd1.join();
thrd2.join();
return 0;
}
2、传递一个functor对象来构造一个工作线程
#include
#include
#include
boost::mutex io_mutex;
struct count
{
count(int id) : id(id) { }
void operator()()
{
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex); // lock io, will be explained soon.
std::cout << id << ": " << i << std::endl;
}
}
int id;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
boost::thread thrd1(count(1));
boost::thread thrd2(count(2));
thrd1.join();
thrd2.join();
return 0;
}
3、无需将类设计成一个functor,借助bind来构造functor对象以创建工作线程
#include
#include
#include
#include
boost::mutex io_mutex;
struct count
{
static int num;
int id;
count() : id(num++) {}
int do_count(int n)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex);
std::cout << id << ": " << i << std::endl;
}
return id;
}
};
int count::num = 1;
int main(int argc, char* argv[])
{
count c1;
boost::thread thrd1(boost::bind(&count::do_count, &c1, 10));
thrd1.join();
return 0;
}
其中bind是一个函数模板,它可以根据后面的实例化参数构造出一个functor来,上面的boost::bind(&count::do_count, &c1, 10)其实等价于返回了一个functor:
struct countFunctor
{
int operator() ()
{
(&c1)->do_count(10); // just a hint, not actual code
}
};
因此,以后就跟2中是一样的了。
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