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doc: update cpp.md (#255)

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* 更新排版

更新了以下内容的排版，以适应网页的风格：

+ lambda表达式
+ 多线程

* 更新C++多线程：锁

更新以下部分：

+ `mutex`
    + 上锁——`lock`
    + 解锁——`unlock`
    + 尝试上锁——`try_lock`
+ `lock_guard<Mutex>`
    + 额外参数`std::adopt_lock`
+ `unique_lock<Mutex>`
    + 额外参数
        + `std::adopt_lock`
        + `std::try_to_lock`
        + `std::defer_lock`
    + 成员函数
        + `lock`
        + `unlock`
        + `release`
        + `owns_lock`

* 更新C++11多线程内容

更新内容：
 
+ `call_once`
+ `condition_variable` 
    + `wait`
    + `notify_one`
    + `notify_all`
+ `async`
    + `std::launch::deferred`
    + `std::launch::async`
    + `std::deferred | std::launch::async`
+ `future`
    + `wait`
    + `get`
    + `wait_for`
    + `wait_until`
+ `future_status`
    + `ready`
    + `timeout`
    + `deferred`
+ `shared_future`
This commit is contained in:
Liuyuan
2022-12-31 21:54:47 +08:00
committed by GitHub
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commit a2cfd4e785
1 changed files with 294 additions and 32 deletions
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322
docs/cpp.md
View File

@@ -602,12 +602,14 @@ auto func = []() -> return_type { };
auto func1 = [=, &str1]() -> int
{
return val1 == std::stoi(str1) ? val1 : val2;
return val1 == std::stoi(str1)
? val1 : val2;
};
auto func2 = [&, val1]() -> int
{
return str1 == std::to_string(val1) ? str1 : str2;
return str1 == std::to_string(val1)
? str1 : str2;
};
```
@@ -619,38 +621,41 @@ auto func = []() -> return_type { };
此处给出一个 Lambda 表达式的实际使用例子(当然可以使用 `str::copy`):
```cpp
std::vector<int> vec({1, 2, 3, 4, 5}); // vec中包含1, 2, 3, 4, 5
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int& ele) -> void
{
std::cout << ele << " ";
});
// vec中包含1, 2, 3, 4, 5
std::vector<int> vec({1, 2, 3, 4, 5});
std::for_each(vec.begin(), vec.end(),
[](int& ele) -> void
{
std::cout << ele
<< " ";
});
```
## C++多线程
### 多线程 介绍
g++编译选项：`std=c++11`，包含头文件：
- `#include <thread>`：C++多线程库
- `#include <mutex>`：C++互斥量库
> g++编译选项：`-std=c++11`
>
> 包含头文件：
>
> + `#include <thread>`：C++多线程库
> + `#include <mutex>`：C++互斥量库
> + `#include <future>`：C++异步库
### 线程的创建
<!--rehype:wrap-class=row-span-2-->
以普通函数作为线程入口函数：
```cpp
void thread_entry_function_1() { }
void thread_entry_function_2(int val) { }
```c++
void entry_1() { }
void entry_2(int val) { }
std::thread my_thread_1(thread_entry_function_1);
std::thread my_thread_2(thread_entry_function_2, 5);
std::thread my_thread_1(entry_1);
std::thread my_thread_2(entry_2, 5);
```
以类对象作为线程入口函数：
```cpp
```c++
class Entry
{
void operator()() { }
@@ -666,16 +671,16 @@ std::thread my_thread_2(&Entry::entry_function, &entry);
以lambda表达式作为线程入口函数：
```cpp
```c++
std::thread my_thread([]() -> void
{
// ...
});
{
// ...
});
```
### 线程的销毁
```cpp
```c++
thread my_thread;
// 阻塞
my_thread.join();
@@ -685,13 +690,270 @@ my_thread.detach();
### `this_thread`
```cpp
std::this_thread::get_id(); // 获取当前线程ID
std::this_thread::sleep_for(); // 使当前线程休眠一段指定时间
std::this_thread::sleep_until();// 使当前线程休眠到指定时间
std::this_thread::yield(); // 暂停当前线程的执行，让别的线程执行
```c++
// 获取当前线程ID
std::this_thread::get_id();
// 使当前线程休眠一段指定时间
std::this_thread::sleep_for();
// 使当前线程休眠到指定时间
std::this_thread::sleep_until();
// 暂停当前线程的执行，让别的线程执行
std::this_thread::yield();
```
### 锁
> `#include <mutex>`
#### 锁的基本操作
创建锁
```c++
std::mutex m;
```
上锁
```c++
m.lock();
```
解锁
```c++
m.unlock();
```
尝试上锁：成功返回`true`，失败返回`false`
```c++
m.try_lock();
```
解锁
```c++
m.unlock();
```
#### 更简单的锁——`std::lock_guard<Mutex>`
构造时上锁，析构时解锁
```c++
std::mutex m;
std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
```
额外参数：`std::adopt_lock`：只需解锁，无需上锁
```c++
// 手动上锁
m.lock();
std::lock_guard<mutex> lock(m,
std::adopt_lock);
```
#### `unique_lock<Mutex>`
构造上锁，析构解锁
```c++
std::mutex m;
std::unique_lock<mutex> lock(m);
```
##### `std::adopt_lock`
只需解锁，无需上锁
```c++
// 手动上锁
m.lock();
std::unique_lock<mutex> lock(m,
std::adopt_lock);
```
##### `std::try_to_lock`
尝试上锁，可以通过`std::unique_lock<Mutex>::owns_lock()`查看状态
```c++
std::unique_lock<mutex> lock(m,
std::try_to_lock);
if (lock.owns_lock())
{
// 拿到了锁
}
else
{
// 没有
}
```
##### `std::defer_lock`
绑定锁，但不上锁
```c++
std::unique_lock<mutex> lock(m,
std::defer_lock);
lock.lock();
lock.unlock();
```
##### `std::unique_lock<Mutex>::release`
返回所管理的`mutex`对象指针，**释放所有权。**一旦释放了所有权，那么如果原来互斥量处于互斥状态，程序员有责任手动解锁。
#### `std::call_once`
当多个线程通过这个函数调用一个可调用对象时，只会有一个线程成功调用。
```c++
std::once_flag flag;
void foo() { }
std::call_once(flag, foo);
```
### `std::condition_variable`
#### 创建条件变量
```c++
std::condition_variable cond;
```
#### 等待条件变量被通知
```c++
std::unique_lock<std::mutex>
lock;
extern bool predicate();
// 调用方式 1
cond.wait(lock);
// 调用方式 2
cond.wait(lock, predicate);
```
1. `wait`不断地尝试重新获取并加锁该互斥量，如果获取不到，它就卡在这里并反复尝试重新获取，如果获取到了，执行流程就继续往下走
2. `wait`在获取到互斥量并加锁了互斥量之后：
1. 如果`wait`被提供了可调用对象，那么就执行这个可调用对象：
+ 如果返回值为`false`，那么`wait`继续加锁，直到再次被notified
+ 如果返回值为`true`，那么`wait`返回，继续执行流程
2. 如果`wait`没有第二个参数，那么直接返回，继续执行
#### `std::condition_variable::notify_one`
`notify_one`唤醒一个调用`wait`的线程。注意在唤醒之前要解锁，否则调用`wait`的线程也会因为无法加锁而阻塞。
#### `std::condition_variable::notify_all`
唤醒所有调用`wait`的线程。
### 获取线程的运行结果
> `#include <future>`
#### 创建异步任务
```c++
double func(int val);
// 使用std::async创建异步任务
// 使用std::future获取结果
// future模板中存放返回值类型
std::future<double> result =
std::async(func, 5);
```
#### 获取异步任务的返回值
等待异步任务结束，但是不获取返回值：
```c++
result.wait();
```
获取异步任务的返回值：
```c++
int val = result.get();
```
注：
+ `get()`返回右值，因此只可调用一次
+ 只要调用上述任意函数，线程就会一直阻塞到返回值可用（入口函数运行结束）
#### `std::async`的额外参数
额外参数可以被放在`std::async`的第一个参数位置，用于设定`std::async`的行为：
1. `std::launch::deferred`：入口函数的运行会被推迟到`std::future<T>::get()`或者`std::future<T>::wait()`被调用时。此时调用线程会直接运行线程入口函数，换言之，**不会创建子线程**
2. `std::launch::async`：立即创建子线程，并运行线程入口函数
3. `std::launch::deferred | std::launch::async`：默认值，由系统自行决定
#### 返回值的状态
让当前线程等待一段时间（等待到指定时间点），以期待返回值准备好：
```c++
extern double foo(int val) {}
std::future<double> result =
async(foo, 5);
//返回值类型
std::future_status status;
// 等待一段时间
status = result.wait_for(
std::chrono::seconds(1)
);
// 等待到某一时间点
status = result.wait_for(
std::chrono::now() +
std::chrono::seconds(1)
);
```
在指定的时间过去后，可以获取等待的结果：
```c++
// 返回值已经准备好
if (status ==
std::future_status::ready)
{
}
// 超时：尚未准备好
else if (status ==
std::future_status::timeout)
{
}
// 尚未启动: std::launch::deferred
else if (status ==
std::future_status::deferred)
{
}
```
#### 多个返回值
```c++
std::shared_future<T> result;
```
如果要多次获取结果，可以使用`std::shared_future`，其会返回结果的一个**拷贝**。
对于不可拷贝对象，可以在`std::shared_future`中存储对象的指针，而非指针本身。
C++ 预处理器
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