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C++小品:她来听我的演唱会——C++11中的随机数、线程(thread)、互斥(mutex)和条件变

 

在新颁布的C++新标准C++11中,最令人激动人心的,我想不是auto关键字,也不是Lambda表达式,而是其中的对并行计算的支持——新的线程库(thread)的加入。

 

多核心CPU的普及应用,C++的主要应用领域,服务器程序,高性能计算等等,都对并行计算提出了新的要求,而这次C++中全新添加的线程库,就是对这一趋势的应对。现在,C++程序员可以轻松地编写多线程的程序,而无需借助系统API或者是第三方程序库的支持。线程库的加入给C++带来的变化,无异于194,翻身的程序员们把歌唱。

 

C++11中的线程库,很大程度上直接来自boost这块C++的试验田,其基本架构和组件都完全相同,如果你是一个boost线程库的使用者,那么在C++11中,你会感觉到是回到了老家一样,到处都是熟人。而如果你是一个完全的新手,也不要紧,C++11中的线程库非常简单,任何人都可以轻松上手,我就是这样,但是要深究,还得好好学习。

 

下面是一个简单的例子,用到了线程库中的线程(thread),互斥(mutex),条件变量(condition),来模拟一个演唱会的入场检票的场景,另外,为了模拟观众,用到了C++11中的新的随机数的产生,模拟一个正态分布的访客人群。不说了,还是看代码:

 

#include <iostream>

#include <queue>

#include <vector>

// 随机数

#include <random>

// 这里,我使用了boost实现的线程库,如果你的编译器已经支持C++11,则使用<thread>是一样的

#include <boost\thread.hpp>

#include <boost\thread\locks.hpp>

#include <boost\thread\condition.hpp>

 

using namespace std;

using namespace boost;

 

// 共享资源和互斥对象

mutex mtx;

bool finish = false;  // 表示观众到来是否结束

 

// 观众,主要是为了表示检票过程中的检票耗费时间

class viewer

{

public:

    void check()

    {

        // 线程等待

        posix_time::milliseconds worktime(400); 

        this_thread::sleep(worktime);   

    }

    void arrival(int t)

    {

        posix_time::seconds arrtime(t); 

        this_thread::sleep(arrtime);   

    }

};

// 检票口

// 它有一个队列,用于保存到来的观众,并且用一个线程来处理队列中的观众

class gate

{

    typedef boost::mutex::scoped_lock scoped_lock;

public:

    gate():count(0),no(0){};

    // 启动线程

    void start(int n)

    {

        no = n;

        t = thread(&gate::check,this);

    }

 

    // 检票

    void check()

    {

        // 无限循环,知道观众数为0且不会有新的观众到来

        while(true)

        {

            viewer v;

            {

                // 锁定互斥对象,开始访问对列

                scoped_lock lock(m);

                if(0==vque.size())  // 如果队列为空

                {

                    {

                    // 判断是否还会有新的观众到来,也即是表示到达的线程是否结束

                    scoped_lock finlk(mtx);

                    if(finish)

                        return; // 如果已经结束,检票也同样结束

                    }

                    // 如果观众数为0,则等待新的观众的到来

                    while(0 == vque.size())

                    {   

                          // 这里的wait()是条件变量的关键,它会先是否lock所锁定的互斥对象m一定时间,

                          // 然后再次锁定,接着进行(0==vque.size())的判断。如此往复,知道size不等于0,

                          // 循环条件无法满足而结束循环,这里表达的条件就是,只有size!=0,也就是队列中有

                          // 观众才继续向下。

                          cond.wait(lock);

                    }

                }

                // 从对列中获得观众,对其进行检票

                v = vque.front();

                vque.pop();

                cond.notify_one(); // 这里是通知添加观众的进程,表示队列已经有空位置了,可以添加新的观众

            }

            v.check();

            ++count;

        }

    }

    // 将观众添加到队列

    void add(viewer v)

    {

 

        // 同样运用条件变量,判断队列是否已经满了

        // 只有在队列尚未满的情况下才向下继续

        scoped_lock lock(m);

补充:软件开发 , C++ ,
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