Multithreading er konseptet med å kjøre flere utførelsestråder i et enkelt program. Det er en veldig nyttig funksjon i programmeringsspråk som C++, da den gjør det mulig for oss å utføre flere operasjoner samtidig. I C++, flertråding kan oppnås via
Multithreading er akkurat som multitasking. Det betyr at to eller flere tråder kjører samtidig. I et slikt program blir hver komponent referert til som en tråd, og hver tråd spesifiserer en unik kjøringsvei. Det er ingen innebygd støtte for flertrådet programmer før C++ 11. Denne funksjonen leveres i stedet fullstendig av operativsystemet.
Multithreading kan også refereres til som å dele et program i mindre tråder som kjøres samtidig. Trådklassen, som brukes til flertråding i C++, lar deg konstruere en rekke tråder og administrere deres utførelse.
Lag tråder i C++
For å lage en tråd i C++ bruker vi std::tråd klasse, som er inkludert i det innebygde trådbiblioteket. EN anropsbar leveres som et argument til konstruktøren av et objekt i klassen std::tråd for å generere en ny tråd. Kode som kjøres når en tråd er aktiv er kjent som anropsbar . Når vi konstruerer en std::tråd objekt, opprettes en ny tråd, som forårsaker koden levert av anropsbar å bli kjørt. Ringbar kan defineres ved hjelp av disse tre metodene.
Metode 1: Funksjonspeker
Ringbar funksjoner som bruker en funksjonspeker kan defineres slik.
void function_call ( parametere )
Når funksjonen er konstruert, genereres et trådobjekt som inneholder funksjonen som følger:
std::thread thread_obj ( function_call, parametere ) ;
Metode 2: Funksjonsobjekt
Mens vi bruker funksjonsobjektet, drar vi nytte av ideen om operatøroverbelastning. Koden som må kjøres mens tråden dannes er inneholdt i den overbelastede funksjonen.
klasse Objektklasse {ugyldig operatør ( ) ( parametere )
{
// kode som skal utføres
}
} ;
std::thread thread_object ( Objektklasse ( ) , parametere )
Metode 3: Lambdauttrykk
Ringbar funksjoner som bruker et lambda-uttrykk kan defineres slik.
auto f = [ ] ( parametere ) {// kode som skal utføres
} ;
std::thread thread_object ( f, parametere ) ;
Eksempel på multithreading i C++
#include#inkluder
bruker navneområde std;
void func_thread ( int N )
{
til ( int i = 0 ; Jeg < N; i++ ) {
cout << 'Tråd 1 :: callable => Bruke en funksjonspeker \n ' ;
}
}
klasse thread_obj {
offentlig:
ugyldig operatør ( ) ( int n ) {
til ( int i = 0 ; Jeg < n; i++ )
cout << 'Tråd 2 :: callable => Bruke et funksjonsobjekt \n ' ;
}
} ;
int main ( )
{
auto f = [ ] ( int n ) {
til ( int i = 0 ; Jeg < n; i++ )
cout << 'Tråd 3 :: callable => Bruke et lambda-uttrykk \n ' ;
} ;
tråd th1 ( func_thread, 2 ) ;
tråd th2 ( thread_obj ( ) , 2 ) ;
tråd th3 ( f, 2 ) ;
th1.bli med ( ) ;
th2.bli med ( ) ;
th3.bli med ( ) ;
komme tilbake 0 ;
}
I koden ovenfor har vi utviklet tre tråder med tre separate callables — en funksjonspeker, et objekt og et lambda-uttrykk. Hver tråd startes som to separate forekomster. Tre tråder er aktive samtidig og separat, som angitt i utgangen.
Produksjon
Fordeler og ulemper med multithreading
Mer arbeid kan gjøres raskere takket være flertråding . Dette er fordi det lar mange tråder utføre forskjellige oppgaver samtidig. Multithreading lar programmerere gjøre nettverksaktiviteter, behandle bilder eller videoer og utføre kompliserte beregninger uten å bremse resten av applikasjonen. Multithreading hjelper til med å gjøre brukergrensesnitt mer responsive. Ved å kjøre koden som endrer skjermen i en egen tråd, holdes UI-tråden fri til å utføre andre oppgaver, som å svare på brukerinndata. Dette resulterer i jevnere og raskere brukergrensesnitt.
Det er imidlertid noen begrensninger ved bruk flertråding . En av hovedutfordringene når man jobber med flertrådet programmer unngår raseforhold. En rasetilstand er en situasjon der to eller flere tråder prøver å få tilgang til den samme delte ressursen samtidig, noe som fører til uforutsigbar oppførsel. For å unngå raseforhold bruker utviklere synkroniseringsteknikker som mutexes, semaforer og barrierer.
Konklusjon
Multithreading i C++ er et kraftig konsept som lar utviklere lage programmer som kan utføre flere oppgaver samtidig. Ved å bruke trådklassen som tilbys av biblioteket, kan utviklere opprette, administrere og kontrollere flere tråder. Multithreading kan brukes til å forbedre ytelsen, øke responsen og overvinne systemressursbegrensninger. Men på grunn av utfordringene med å jobbe med flertrådet programmer, må utviklere være forsiktige og bruke passende synkroniseringsteknikker for å unngå raseforhold.