[C++知识库]c++ 多线程和多进程编程

1、概念

（1）线程

? ? ??执行处理器调度的基本单位。程序执行过程中的最小单元，由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈共同组成。

（2）进程

? ? 资源分配的基本单位，也可能作为调度运行的单位。进程就是一个程序在一个数据集上的一次动态执行过程。进程一般由程序、数据集、进程控制块三部分组成。我们编写的程序用来描述进程要完成哪些功能以及如何完成；数据集则是程序在执行过程中所需要使用的资源；进程控制块用来记录进程的外部特征，描述进程的执行变化过程，系统可以利用它来控制和管理进程，它是系统感知进程存在的唯一标志。

2、区别

(1)一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。
(2)资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
(3)CPU分给线程，即真正在CPU上运行的是线程。

1）需要频繁创建销毁的优先用线程

原因请看上面的对比。

这种原则最常见的应用就是Web服务器了，来一个连接建立一个线程，断了就销毁线程，要是用进程，创建和销毁的代价是很难承受的

2）需要进行大量计算的优先使用线程

所谓大量计算，当然就是要耗费很多CPU，切换频繁了，这种情况下线程是最合适的。

这种原则最常见的是图像处理、算法处理。

3）强相关的处理用线程，弱相关的处理用进程

什么叫强相关、弱相关？理论上很难定义，给个简单的例子就明白了。

一般的Server需要完成如下任务：消息收发、消息处理。“消息收发”和“消息处理”就是弱相关的任务，而“消息处理”里面可能又分为“消息解码”、“业务处理”，这两个任务相对来说相关性就要强多了。因此“消息收发”和“消息处理”可以分进程设计，“消息解码”、“业务处理”可以分线程设计。

当然这种划分方式不是一成不变的，也可以根据实际情况进行调整。

4）可能要扩展到多机分布的用进程，多核分布的用线程

原因请看上面对比。

5）都满足需求的情况下，用你最熟悉、最拿手的方式

至于“数据共享、同步”、“编程、调试”、“可靠性”这几个维度的所谓的“复杂、简单”应该怎么取舍，我只能说：没有明确的选择方法。但我可以告诉你一个选择原则：如果多进程和多线程都能够满足要求，那么选择你最熟悉、最拿手的那个。?

3、多线程的创建

?C++11新标准多线程支持库
< thread > : 提供线程创建及管理的函数或类接口；
< mutex > : 为线程提供获得独占式资源访问能力的互斥算法，保证多个线程对共享资源的同步访问；
< condition_variable > : 允许一定量的线程等待（可以定时）被另一线程唤醒，然后再继续执行；
< future > : 提供了一些工具来获取异步任务（即在单独的线程中启动的函数）的返回值，并捕捉其所抛出的异常；
< atomic > : 为细粒度的原子操作（不能被处理器拆分处理的操作）提供组件，允许无锁并发编程。
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4、多线程间通信方式：

（1）互斥锁
mutex;
lock_guard (在构造函数里加锁，在析构函数里解锁）
unique_lock 自动加锁、解锁
atomic 基本类型的原子操作
（2）条件变量condition_variable
关于互斥锁和条件变量：
互斥量可以保护共享数据的修改，如果线程正在等待共享数据的某个条件出现，仅用互斥量的话就需要反复对互斥对象锁定解锁，以检查值的变化，这样将频繁查询的效率非常低。
条件变量可以让等待共享数据条件的线程进入休眠，并在条件达成时唤醒等待线程，提供一种更高效的线程同步方式。条件变量一般和互斥锁同时使用，提供一种更高效的线程同步方式。
（3）信号量
（4）读写锁shared_lock。
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5、进程间的通信方式

（1）. 管道pipe：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。
（2）. 命名管道FIFO：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
（3）?消息队列MessageQueue：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
（4）. 共享存储SharedMemory：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
（5）. 信号量Semaphore：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
（6）套接字Socket：套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。
（7） 信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

6、c++ 11 线程创建方式

#include<thread>,通过std::thread 创建。

代码可参考：1、https://blog.csdn.net/ouyangfushu/article/details/80199140?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=c++%20%E5%A4%9A%E7%BA%BF%E7%A8%8B&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-4-80199140.first_rank_v2_pc_rank_v29&spm=1018.2226.3001.4187

2、https://www.cnblogs.com/wangguchangqing/p/6134635.html