C++를 사용하여 스레드 프로그래밍 구현

컴퓨터 기술이 지속적으로 발전하면서 멀티 코어 프로세서와 멀티 스레드 프로그래밍은 점점 더 중요해지고 일반화되는 기술이 되었습니다. 널리 사용되는 객체 지향 프로그래밍 언어인 C++는 다중 스레드 프로그래밍을 실현하는 데 고유한 이점을 가지고 있습니다. 이 기사에서는 C++를 사용하여 스레드 생성, 동기화 및 상호 배제를 포함한 스레드 프로그래밍을 구현하는 방법을 소개합니다.

1. 스레드의 기본 개념

스레드는 프로세스의 기본 실행 단위입니다. 스레드에는 다음과 같은 특징이 있습니다.

(1) 스레드는 프로세스의 일부이므로 프로세스의 메모리 공간을 공유합니다.

(2) 스레드를 동시에 실행할 수 있어 프로그램 실행 효율성이 향상됩니다.

(3) 스레드 간에 데이터를 공유할 수 있지만 데이터 경쟁 문제도 직면합니다.

(4) 스레드에는 독립적인 실행 프로세스가 있으며 자체 스택과 레지스터 등을 가질 수 있습니다.

2. 스레드 생성

C++에서는 스레드를 생성하는 다양한 방법을 제공하는데, 그 중 가장 일반적으로 사용되는 것은 스레드 클래스를 사용하는 것입니다.

(1) 스레드 객체 생성

스레드 클래스의 생성자를 사용하여 다음 코드와 같은 스레드 객체를 생성합니다.

#include <iostream>
#include <thread>

void func()
{
    std::cout << "hello from thread" << std::endl;
}

int main()
{
    std::thread t(func);
    t.join();
    return 0;
}

위 코드에서 func 함수는 스레드의 실행 함수입니다. std::thread t(func) 스레드 객체를 생성하고, 메인 함수에서 t.join()을 호출하여 스레드를 실행하고, 프로그램을 종료하기 전에 스레드가 실행을 완료할 때까지 기다립니다.

(2) 매개변수 전달

스레드에서 매개변수를 전달해야 하는 경우 다음 코드와 같이 스레드 객체를 생성할 때 매개변수를 전달할 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <thread>

void func(int num)
{
    std::cout << "hello from thread " << num << std::endl;
}

int main()
{
    std::thread t(func, 3);
    t.join();
    return 0;
}

위 코드에서 func 함수에는 int 유형 매개변수 num, 스레드 객체 생성 시 매개변수 3을 전달합니다.

3. 스레드 동기화

여러 스레드가 동시에 실행되면 데이터 경쟁, 교착 상태 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하려면 스레드 동기화 개념을 도입해야 합니다.

(1) 뮤텍스

Mutex는 여러 스레드가 동시에 공유 리소스에 액세스하는 것을 방지할 수 있는 가장 일반적으로 사용되는 스레드 동기화 메커니즘 중 하나입니다. C++에서는 다음 코드와 같은 뮤텍스를 구현하기 위해 std::mutex 클래스를 제공합니다.

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>

std::mutex mtx;

void func()
{
    mtx.lock();
    std::cout << "hello from thread" << std::endl;
    mtx.unlock();
}

int main()
{
    std::thread t(func);
    mtx.lock();
    std::cout << "hello from main" << std::endl;
    mtx.unlock();
    t.join();
    return 0;
}

위 코드에서 mtx.lock() 및 mtx.unlock()은 각각 뮤텍스를 잠그고 잠금 해제하는 데 사용됩니다. 뮤텍스는 func 함수와 main 함수 모두에서 출력 문을 잠그거나 잠금 해제하는 데 사용되며, 이를 통해 출력 문이 지정된 순서대로 실행되도록 합니다.

(2) 조건 변수

조건 변수는 실행을 계속하기 전에 특정 조건이 충족될 때까지 기다리는 데 사용할 수 있는 스레드 동기화 메커니즘입니다. C++에서는 다음 코드와 같은 조건 변수를 구현하기 위해 std::condition_variable 클래스를 제공합니다.

#include <iostream>
#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool flag = false;

void func1()
{
    std::unique_lock<std::mutex> ul(mtx);
    while(!flag)
    {
        cv.wait(ul);
    }
    std::cout << "hello from thread1" << std::endl;
}

void func2()
{
    std::unique_lock<std::mutex> ul(mtx);
    flag = true;
    cv.notify_one();
}

int main()
{
    std::thread t1(func1);
    std::thread t2(func2);

    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

위 코드에서 cv.wait(ul)은 실행을 계속하기 전에 조건 변수 플래그가 충족될 때까지 기다리는 데 사용됩니다. cv.notify_one()은 이 조건 변수를 기다리는 스레드에 알리는 데 사용됩니다. func2 함수에서 플래그를 true로 설정하고 조건 변수가 재설정되기를 기다리는 스레드에 알립니다.

4. 요약

이 글에서는 C++를 사용하여 스레드 생성, 동기화 및 상호 배제를 포함한 스레드 프로그래밍을 구현하는 방법을 소개합니다. 이 기사를 공부하면 여러 스레드가 동시에 실행될 때 발생할 수 있는 문제를 방지하기 위해 뮤텍스 및 조건 변수와 같은 스레드 동기화 메커니즘을 사용하는 방법을 배우게 됩니다.

위 내용은 C++를 사용하여 스레드 프로그래밍 구현의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!