Multithreading è il concetto di eseguire più thread di esecuzione all'interno di un singolo programma. È una funzionalità molto utile nei linguaggi di programmazione come il C++ in quanto ci consente di eseguire più operazioni contemporaneamente. In C++, multithread può essere raggiunto tramite il
Multithreading è proprio come il multitasking. Significa che due o più thread sono in esecuzione contemporaneamente. In un programma di questo tipo, ogni componente viene chiamato thread e ogni thread specifica un percorso univoco di esecuzione. Non esiste un supporto integrato per multithread programmi precedenti a C++ 11. Questa funzionalità è invece totalmente fornita dal sistema operativo.
Multithreading può anche essere indicato come dividere un programma in thread più piccoli che vengono eseguiti contemporaneamente. La classe thread, utilizzata per multithread in C++, consente di costruire numerosi thread e gestirne l'esecuzione.
Creare thread in C++
Per creare un thread in C++, usiamo il std::thread class, che è inclusa nella libreria di thread incorporata. UN richiamabile viene fornito come argomento al costruttore di un oggetto della classe std::thread per generare un nuovo thread. Il codice che viene eseguito quando un thread è attivo è noto come richiamabile . Quando costruiamo a std::thread oggetto, viene stabilito un nuovo thread, che causa il codice fornito da richiamabile essere eseguito. Richiamabile può essere definito utilizzando questi tre metodi.
Metodo 1: puntatore di funzione
Richiamabile le funzioni che utilizzano un puntatore a funzione possono essere definite in questo modo.
void function_call ( parametri )
Quando la funzione è stata costruita, un oggetto thread contenente la funzione viene generato come segue:
std::thread thread_obj ( chiamata_funzione, parametri ) ;
Metodo 2: oggetto funzione
Durante l'utilizzo dell'oggetto funzione, sfruttiamo l'idea di sovraccarico dell'operatore. Il codice che deve essere eseguito durante la formazione del thread è contenuto nella funzione di overload.
classe Classe_oggetto {operatore nullo ( ) ( parametri )
{
// codice da eseguire
}
} ;
std::thread thread_object ( Classe_oggetto ( ) , parametri )
Metodo 3: espressione lambda
Richiamabile le funzioni che utilizzano un'espressione lambda possono essere definite in questo modo.
automatico f = [ ] ( parametri ) {// codice da eseguire
} ;
std::thread thread_object ( f, parametri ) ;
Esempio di multithreading in C++
#include#include
utilizzando lo spazio dei nomi std;
void func_thread ( int n )
{
per ( intero io = 0 ; io < N; io++ ) {
cout << 'Thread 1 :: callable => Utilizzo di un puntatore a funzione \N ' ;
}
}
classe thread_obj {
pubblico:
operatore nullo ( ) ( int n ) {
per ( intero io = 0 ; io < N; io++ )
cout << 'Thread 2 :: callable => Utilizzo di un oggetto funzione \N ' ;
}
} ;
int principale ( )
{
automatico f = [ ] ( int n ) {
per ( intero io = 0 ; io < N; io++ )
cout << 'Thread 3 :: callable => Utilizzo di un'espressione lambda \N ' ;
} ;
filo th1 ( func_thread, 2 ) ;
filo th2 ( thread_obj ( ) , 2 ) ;
filo th3 ( F, 2 ) ;
th1.join ( ) ;
th2.join ( ) ;
th3.join ( ) ;
ritorno 0 ;
}
Nel codice sopra, abbiamo sviluppato tre thread con tre separati callables —un puntatore a funzione, un oggetto e un'espressione lambda. Ogni thread viene avviato come due istanze separate. Tre thread sono attivi contemporaneamente e separatamente, come indicato nell'output.
Produzione
Vantaggi e svantaggi del multithreading
Più lavoro può essere fatto più velocemente grazie a multithread . Questo perché consente a numerosi thread di svolgere varie attività contemporaneamente. Multithreading consente ai programmatori di eseguire attività di rete, elaborare foto o video ed eseguire calcoli complicati senza rallentare il resto dell'applicazione. Multithreading aiuta a rendere le interfacce utente più reattive. Eseguendo il codice che modifica la schermata in un thread separato, il thread dell'interfaccia utente viene mantenuto libero per eseguire altre attività, ad esempio rispondere all'input dell'utente. Ciò si traduce in interfacce utente più fluide e veloci.
Tuttavia, ci sono alcune limitazioni all'utilizzo multithread . Una delle sfide principali quando si lavora con multithread programmi sta evitando le condizioni di gara. Una race condition è una situazione in cui due o più thread tentano di accedere contemporaneamente alla stessa risorsa condivisa, determinando un comportamento imprevedibile. Per evitare race condition, gli sviluppatori utilizzano tecniche di sincronizzazione come mutex, semafori e barriere.
Conclusione
Multithreading in C++ è un concetto potente che consente agli sviluppatori di creare programmi in grado di eseguire più attività contemporaneamente. Utilizzando la classe thread fornita dalla libreria, gli sviluppatori possono creare, gestire e controllare più thread. Multithreading può essere utilizzato per migliorare le prestazioni, aumentare la reattività e superare i limiti delle risorse di sistema. Tuttavia, a causa delle sfide legate al lavoro con multithread programmi, gli sviluppatori devono fare attenzione e utilizzare tecniche di sincronizzazione appropriate per evitare condizioni di competizione.