C++ 多线程编程

近期博主在RK3588上部署YOLO模型，遇到了NPU调度问题，由于RK3588NPU簇有三颗核心，为了充分利用 （压榨） 这三颗核心，博主查阅资料，发现 C++11 引入了对多线程编程的原生支持，使得在 C++ 中创建和管理线程变得更加简单和高效。本文将介绍 C++ 多线程编程的基本概念、常用库以及一些示例代码。

<thread>的是什么？

<thread> 是 C++11 标准库中的一个头文件，提供了对多线程编程的支持。它定义了 std::thread 类，用于创建和管理线程。通过 <thread>，程序员可以轻松地创建多个线程来并行执行任务，从而提高程序的性能和响应能力。

线程创建

1. 使用 std::thread 创建线程

#include <iostream>
#include <thread> 
void hello() {
  std::cout << "Hello Concurrent World\n";
}
int main(){
  std::thread t(hello);  
  t.join();
}

好的！看来你成功使用多线程了。先做点什么呢?启动线程、结束线程，还是如何监管线程？

2. 使用 std::async 创建线程

#include <iostream>
#include <future>

int threadFunc(int n) {
    return n * n;
}

int main() {
    std::future<int> result = std::async(threadFunc, 2); // 创建线程，执行 threadFunc 函数，并返回一个 future 对象
    std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl; // 获取线程返回值
    return 0;
}

线程同步

1. 使用互斥锁 std::mutex 进行线程同步

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

std::mutex mtx;

void threadFunc(int n) {
    mtx.lock(); // 加锁
    std::cout << "Thread " << n << " is running" << std::endl; // 临界区
    mtx.unlock(); // 解锁
}

int main() {
    std::thread t1(threadFunc, 1);
    std::thread t2(threadFunc, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

注意：请勿创建和启动全局线程，这会导致程序崩溃。

生命周期管理失控：线程 my_thread 是一个全局对象。它的生命周期与整个程序相同。当 main 函数执行完毕，程序准备退出时，全局对象 my_thread 会被销毁（调用其析构函数）。
程序崩溃：stdthread 对象在销毁时仍然是可 joinable 的（即它关联的线程还在运行且没有被 join() 或 detach()），程序会立即调用 std::terminate()，导致程序异常终止。
无法 join：由于 my_thread 是全局的，我们没有合适的地方去调用 my_thread.join() 来等待它结束。main 函数结束时调用已经太晚了。

创建线程：使用命名对象或 Lambda 表达式。（避免 most vexing parse ）

#include <iostream>
#include <thread>

void threadFunc(int n) {
    std::cout << "Thread " << n << " is running" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(threadFunc, 1); // 命名对象
    std::thread t2([](int n) { // Lambda 表达式
        std::cout << "Thread " << n << " is running" << std::endl;
    }, 2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

最佳实践：在函数内部创建线程，并确保在对象销毁前调用 join() 或 detach()。对于简单的任务，优先考虑 Lambda 表达式。对于复杂的任务，创建一个命名对象或函数再传递给线程。

什么是 Lambda 表达式？Lambda 表达式是 C++11 引入的一种匿名函数，它允许在需要函数对象的地方直接定义一个函数。如果你写过js，你会理解。在这里不过多赘述，感兴趣的读者可以查阅相关资料。