多个线程如何轮流输出1到100

本文主要是介绍多个线程如何轮流输出1到100，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

多个线程如何轮流输出1到100的值

这个面试问题主要考察如何让线程同步，首先线程同步必会用到的就是互斥锁，互斥锁保证多个线程对数据的同时操作不会出错。但是线程同步还会用到条件变量condition_variable，condition_variable（条件变量）是 C++11 中提供的一种多线程同步机制，它允许一个或多个线程等待另一个线程发出通知，以便能够有效地进行线程同步。

condition_variable 需要与 mutex（互斥锁）一起使用。当线程需要等待某个条件变成真时，它会获取一个互斥锁，然后在条件变量上等待，等待期间会自动释放互斥锁。另一个线程在满足条件后会获取相同的互斥锁，并调用条件变量的 notify_one() 或 notify_all() 函数来唤醒等待的线程。

下面我们看一下这个例子

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <condition_variable>std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
int count = 1;  // 记录当前应该输出的数组void printNumber(int thread_id, int start, int end) {while (true) {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 上锁cv.wait(lock, [&]() { return (count-1) % 3 == thread_id || count > 100; }); // 等待轮到当前线程或者已经结束if (count > 100) break;std::cout << thread_id << ": " << count << std::endl;count++; // 输出后递增cv.notify_all(); // 通知其他线程}
}int main() {// 创建三个线程，分别负责不同编号std::thread t1(printNumber, 0, 1, 100);std::thread t2(printNumber, 1, 1, 100);std::thread t3(printNumber, 2, 1, 100);// 等待三个线程结束t1.join();t2.join();t3.join();return 0;
}

这里解释一些代码

cv.wait(lock, [&]() { return (count-1) % 3 == thread_id || count > 100; });// 这里返回true时，线程接着运行，否则的话阻塞在这里，等待notify_all。
// (count-1) % 3 == thread_id 保证正确的线程输出正确的数字
// count > 100 保证线程都可以正确退出

cv.notify_all(); // 通知其他线程// 当前线程结束就直接通知其他线程

条件变量condition_variable

std::condition_variable 是 C++ 标准库中的一个同步原语，主要用于线程之间的协调。它帮助实现线程的等待和通知机制，通常与 std::mutex 配合使用。条件变量使得一个线程可以等待另一个线程发出信号，表明某个条件已经发生，从而可以安全地继续执行。

主要成员函数

1. wait
   • 用法： void wait(std::unique_lock<std::mutex>& lock, Predicate pred);
   • 功能： 阻塞当前线程，直到满足给定的条件 pred。在等待期间，lock 对象所持有的互斥锁会被释放，以便其他线程能够修改共享资源。当条件满足时，线程会重新获取锁，然后继续执行。
   • 参数：
     • lock 是一个 std::unique_lock 对象，它提供了互斥锁的管理。
     • pred 是一个返回布尔值的可调用对象（例如，lambda 表达式），用于检查条件是否满足。
2. wait_for
   • 用法： template< class Rep, class Period > std::cv_status wait_for(std::unique_lock<std::mutex>& lock, const std::chrono::duration<Rep,Period>& rel_time);
   • 功能： 阻塞当前线程，直到满足条件或指定的时间过去。在时间过去后，如果条件仍未满足，则返回 std::cv_status::timeout。
   • 参数：
     • lock 是一个 std::unique_lock 对象。
     • rel_time 是等待的时间段。
3. wait_until
   • 用法： template< class Clock, class Duration > std::cv_status wait_until(std::unique_lock<std::mutex>& lock, const std::chrono::time_point<Clock,Duration>& timeout_time);
   • 功能： 阻塞当前线程，直到满足条件或到达指定的时间点。如果时间点到达而条件仍未满足，则返回 std::cv_status::timeout。
   • 参数：
     • lock 是一个 std::unique_lock 对象。
     • timeout_time 是等待的时间点。
4. notify_one
   • 用法： void notify_one();
   • 功能： 唤醒一个正在等待的线程。如果有多个线程在等待，具体唤醒哪个线程是由实现决定的。
5. notify_all
   • 用法： void notify_all();
   • 功能： 唤醒所有正在等待的线程。

std::condition_variable 是用于线程间协调的强大工具。它使得线程可以在某些条件满足之前挂起，而其他线程可以在满足条件时通知这些线程。这对于避免轮询等待和实现高效的线程同步非常有用。

这篇关于多个线程如何轮流输出1到100的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---