C++ 多线程编程学习笔记(二)

C++ 多线程编程学习笔记

一、学习背景

在学习 muduo 网络库的过程中，发现多线程是一个非常重要的基础知识点。这几天通过实践，我对 Linux 下的线程编程有了更深的理解。

二、线程ID的三种获取方式

在学习过程中，我发现线程 ID 有三种不同的获取方式，这点很有意思：

1. 系统线程ID - 通过系统调用获取

// 这个是真实的系统级线程ID
int tid = syscall(SYS_gettid);

实验发现：这个 ID 和 ps -eLf 命令看到的 LWP 是一样的！

2. pthread线程ID - 通过pthread库获取

// 这个ID在进程内部使用
pthread_t ptid = pthread_self();

注意：这个ID和系统线程ID是不一样的，我测试时发现数值差异很大。

3. C++线程ID - C++11的方式

// 这是最新的推荐用法
auto cpp_tid = std::this_thread::get_id();

三、我实现的生产者-消费者模型

经过多次调试，我终于实现了一个完整的生产者-消费者模型：

// 关键的共享数据
#define QUEUE_SIZE 5
int queue[QUEUE_SIZE];
int count = 0;
int front = 0, rear = 0;// 同步工具
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t not_empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t not_full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;// 生产者线程
void* producer(void*) {for(int i = 0; i < 20; i++) {  // 生产20个数据pthread_mutex_lock(&mutex);while(count == QUEUE_SIZE) {pthread_cond_wait(&not_full, &mutex);}queue[rear] = i;rear = (rear + 1) % QUEUE_SIZE;count++;pthread_cond_signal(&not_empty);pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(1);  // 控制生产速度}return NULL;
}

四、遇到的问题和解决方案

1. 多消费者问题

   • 问题：多个消费者会重复消费同一个数据
   • 解决：使用互斥锁保护共享数据，确保原子操作

2. 死锁问题

   • 问题：忘记释放锁导致死锁
   • 解决：养成好习惯，加锁和解锁要配对使用

3. 条件变量使用

   • 问题：signal和broadcast的选择
   • 解决：一般情况用signal就够了，除非需要唤醒所有等待线程

五、调试技巧

1. 使用 ps 命令查看线程：

ps -eLf | grep [进程ID]

这个命令让我第一次清晰地看到了线程的层次关系！

2. 使用 cout 输出时要小心：

// 多线程下cout可能混乱，建议这样写
cout << "线程 " << tid << ": " << msg << endl;

1. 静态初始化的互斥锁和条件变量也需要销毁，这点很容易忽略
2. 多线程调试比单线程复杂得多，打日志很重要
3. 使用 RAII 技术能大大减少资源泄露的风险

记录时间：2025年4月