怎么用C++动态生成多个线程并修改线程外部变量

1. 基本概念

在 C++ 中，线程是并发执行的基本单位。每个线程都有自己的执行路径，可以独立地执行代码。通过多线程编程，我们可以充分利用多核处理器的计算能力，提高程序的执行效率。

1.1 创建线程

在 C++ 中，可以使用 std::thread 类来创建线程。std::thread 的构造函数接受一个可调用对象（如函数、lambda 表达式等）作为参数，并启动一个新的线程来执行该可调用对象。

#include <iostream> #include <thread> void thread_function() { std::cout << "Hello from thread!" << std::endl; } int main() { std::thread t(thread_function); t.join(); // 等待线程结束 return 0; }

1.2 线程间共享数据

在多线程编程中，线程之间可能需要共享数据。然而，多个线程同时访问和修改共享数据可能会导致数据竞争（Data Race），从而引发未定义行为。为了避免数据竞争，我们需要使用同步机制来保护共享数据。

2. 动态生成多个线程

在实际应用中，我们可能需要根据运行时的条件动态生成多个线程。下面是一个简单的例子，展示了如何动态生成多个线程，并在线程中修改线程外部的变量。

#include <iostream> #include <thread> #include <vector> #include <mutex> std::mutex mtx; // 互斥锁，用于保护共享数据 int shared_data = 0; // 共享数据 void thread_function(int id) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 加锁 shared_data += id; // 修改共享数据 std::cout << "Thread " << id << " modified shared_data to " << shared_data << std::endl; } int main() { int num_threads = 5; // 线程数量 std::vector<std::thread> threads; // 动态生成多个线程 for (int i = 0; i < num_threads; ++i) { threads.emplace_back(thread_function, i + 1); } // 等待所有线程结束 for (auto& t : threads) { t.join(); } std::cout << "Final value of shared_data: " << shared_data << std::endl; return 0; }

2.1 代码解析

互斥锁 (std::mutex): 用于保护共享数据，防止多个线程同时修改共享数据。std::lock_guard 是一个 RI 风格的锁管理类，它在构造时自动加锁，在析构时自动解锁。

共享数据 (shared_data): 这是一个全局变量，多个线程可以访问和修改它。由于多个线程可能同时修改 shared_data，因此需要使用互斥锁来保护它。

动态生成线程: 使用 std::vector<std::thread> 来存储线程对象，并通过 emplace_back 动态生成线程。

等待线程结束: 使用 join() 方法等待所有线程执行完毕，确保主线程在所有子线程结束后才继续执行。

2.2 输出结果

运行上述代码，输出可能如下：

Thread 1 modified shared_data to 1 Thread 2 modified shared_data to 3 Thread 3 modified shared_data to 6 Thread 4 modified shared_data to 10 Thread 5 modified shared_data to 15 Final value of shared_data: 15

由于线程的执行顺序是不确定的，输出的顺序可能会有所不同，但最终 shared_data 的值应该是 15。

3. 总结

本文介绍了如何使用 C++ 动态生成多个线程，并在线程中修改线程外部的变量。通过使用 std::thread 和 std::mutex，我们可以轻松地实现多线程编程，并确保共享数据的安全性。在实际应用中，多线程编程可以显著提高程序的性能，但也需要注意避免数据竞争和死锁等问题。