目錄

從第一性原理出發：為什么需要線程？

?? 本質定義：

📌 使用基本語法：??

線程之間的“并發”與“并行”的區別

?線程安全與數據競爭（Race Condition）

如何讓線程“安全地”訪問數據？?

完整示例：使用線程加速加法?

---

從第一性原理出發：為什么需要線程？

想象一下：

你有一個程序，它要做很多事，比如：

• 下載文件

• 處理圖片

• 打印日志

• 響應用戶輸入如果這些任務按順序來（單線程），那用戶體驗就會很差：比如下載還沒完，界面就卡住了。

第一性問題來了：?

能不能讓程序同時做多件事，而不是排隊一個個來？?

?能！用線程！?

?? 本質定義：

?線程（Thread）是程序內部能并發執行的最小單位。

線程 = 程序里可以獨立并發執行的一段任務。?

一個程序至少有一個線程（主線程），你可以再創建多個線程來同時執行不同的代碼塊。

📌 使用基本語法：??

#include <thread>

?std::thread 類就是 C++ 提供的“創建和管理線程”的工具。

#include <iostream>
#include <thread>void work() {std::cout << "工作線程正在運行\n";
}int main() {std::thread t(work);  // 創建一個線程執行 work()t.join();             // 等待這個線程執行完std::cout << "主線程結束\n";
}

解釋：

• std::thread t(work);：創建了一個“工人線程”，去執行函數 work

• t.join();：告訴主線程“等工人做完再走”

• 最后主線程輸出“主線程結束”

創建線程的三種方式：

方法	示例
傳函數名（函數指針）	std::thread t(func);
傳 lambda 表達式	std::thread t([](){ ... });
傳函數對象（仿函數）	std::thread t(Functor());

?線程的控制操作（join 和 detach）

std::thread t(func);

你創建了一個新線程，但它和主線程是“并行運行的”。

?接下來你必須做一件事（二選一）：

操作	說明
t.join()	等待這個線程運行結束，和主線程“合并”
t.detach()	把線程“放飛”，讓它自己跑，主線程不再管它（后臺線程）

C++ 標準要求：每個 std::thread 對象 在銷毀前必須被 join 或 detach！?

注意：主線程可能在子線程還沒結束時就退出了，這種線程叫做 后臺線程。?

線程之間的“并發”與“并行”的區別

概念	含義
并發（concurrent）	邏輯上“同時”運行，實際上輪流交替執行（單核CPU）
并行（parallel）	真正的同時執行（多核CPU，每個線程跑在不同核上）

?線程安全與數據競爭（Race Condition）

多個線程訪問同一塊數據會出問題！?

int counter = 0;void add() {for (int i = 0; i < 100000; ++i)++counter;
}int main() {std::thread t1(add);std::thread t2(add);t1.join();t2.join();std::cout << counter << std::endl;  // ? 輸出不是 200000？！
}

為什么？

• 因為兩個線程在同時修改同一個變量

• 出現了所謂的 數據競爭（Race Condition）

如何讓線程“安全地”訪問數據？?

使用互斥鎖（std::mutex）?

#include <mutex>std::mutex mtx;void add() {for (int i = 0; i < 100000; ++i) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);  // 自動加鎖/解鎖++counter;}
}

?使用 lock_guard 是現代 C++ 推薦的做法，RAII 自動釋放鎖。

完整示例：使用線程加速加法?

#include <iostream>
#include <thread>void printRange(int start, int end) {for (int i = start; i <= end; ++i)std::cout << i << " ";
}int main() {std::thread t1(printRange, 1, 50);std::thread t2(printRange, 51, 100);t1.join();t2.join();std::cout << "\nDone\n";
}

?輸出可能是：

1 2 3 51 52 53 ... 50 100

順序是“亂的”！因為是并發執行的結果。?