在C++中如何有效率地使用多執行緒？

在 C++ 中使用多執行緒可以提高並行性：建立執行緒：使用 std::thread 類別或 pthread 函式庫建立執行緒。同步執行緒：使用互斥量和條件變數等同步機制確保執行緒安全。實戰案例：如並行處理多個文件，創建多個執行緒來處理每個文件，提高效率。

在C++ 中有效地使用多執行緒

多執行緒程式設計在軟體開發中至關重要，因為它可以提高並行性和應用程式效能。本篇文章將介紹如何有效率地使用 C++ 中的多執行緒功能，包括執行緒建立、同步和實作案例。

執行緒建立

在C++ 中建立執行緒可以透過兩種方式：

1. ##std::thread 類別：C++11 中引入，提供了建立和管理執行緒的現代方式。使用 std::thread 建構函數，傳遞執行緒函數和任意參數。

std::thread t(my_function, arg1, arg2);

2. pthread 函式庫：另一個選擇是使用 POSIX 執行緒 (pthread) 函式庫。包括 pthread.h 頭檔並使用 pthread_create 函數建立執行緒。

pthread_t t;
pthread_create(&t, NULL, my_function, arg1);

執行緒同步

為了確保多個執行緒在存取共享資料時不會相互幹擾，需要進行執行緒同步。 C++ 提供了幾種同步方法：

1. 互斥量：std::mutex 類別控制對共享資料的獨佔存取。只允許一個執行緒同時持有互斥鎖。

std::mutex m;
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    // 对共享数据进行操作
}

2. 條件變數：std::condition_variable 類別用於通知執行緒有關條件的變化。線程可以等待條件被滿足，然後繼續執行。

std::condition_variable cv;
std::mutex m;
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
    // 等待条件达成
    cv.wait(lock);
}

實戰案例：並發檔案處理

#為了說明多執行緒的使用，讓我們考慮一個並行處理多個檔案的程式。程式應該讀取每個檔案的行並將其寫入輸出檔案。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <thread>

using namespace std;

void process_file(string filename, ofstream& out)
{
    ifstream in(filename);
    string line;
    while (getline(in, line))
    {
        out << line << endl;
    }
}

int main()
{
    // 文件名列表
    vector<string> filenames = {"file1.txt", "file2.txt", "file3.txt"};

    // 创建 output 输出文件
    ofstream out("output.txt");

    // 创建线程向量
    vector<thread> threads;

    // 为每个文件创建线程
    for (auto& filename : filenames)
    {
        threads.emplace_back(process_file, filename, ref(out));
    }

    // 等待线程完成
    for (auto& thread : threads)
    {
        thread.join();
    }

    cout << "Files processed successfully." << endl;
    return 0;
}

在這個範例中，我們建立多個線程，每個線程處理一個檔案。主線程創建一個輸出檔案並等待所有線程完成。透過這種方式，我們可以並行處理多個文件，從而提高效能。

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