超级好用的C++实用库之线程基类

概述

在C++中，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，比如：内存空间和系统资源，但它们有自己的指令指针、堆栈和局部变量等。这使得线程间的切换比进程间的切换更快，因为线程间共享了很多资源，所以创建和销毁线程的开销也相对较小。

线程的创建和使用，在Windows和Linux操作系统上不太相同。具体来说，在Windows系统下，可以使用CreateThread()函数或_beginthreadex()函数来创建线程。在POSIX兼容系统（比如：Linux、Unix）上，通常使用pthread_create()函数来创建线程。

创建线程时需要提供一个函数作为线程入口点，这个函数就是线程要执行的任务，也称之为线程函数。在Windows系统下，该函数原型为void ThreadFunction(void *)，参数是一个用户自定义的数据指针，用于传递给线程。在POSIX pthreads中，线程函数原型为void *ThreadFunction(void *)，返回值通常是线程结果，通过转换成void *类型。

CHP_BaseThread类

为了使线程基类能在Windows、Linux操作系统上都能正常使用，我们需要封装掉Windows、Linux线程接口的差异，为上层提供一个统一的接口。CHP_BaseThread类的头文件，可参考下面的示例代码。

#pragma once
#if defined _WIN32
        #include <WinSock2.h>
        #include <Windows.h>
#else
        #include <pthread.h>
#endif
class CHP_BaseThread
{
public:
        CHP_BaseThread();
        virtual ~CHP_BaseThread();
        virtual void Start(unsigned int uiStackSize = 0);
        virtual void Stop();
        virtual void Join();
        virtual unsigned int Run() = 0;
        bool IsRunning() { return !m_bStop && m_hThread != 0; }
protected:
        void Sleep(unsigned int uiTimeMs);
        void Sleep(unsigned int uiTotalMs, unsigned int uiIntervalMs);
protected:
#if defined _WIN32
        HANDLE m_hThread;
#else
        pthread_t m_hThread;
#endif
        bool m_bStop;
};

可以看到，我们通过_WIN32宏定义来区分当前是Windows操作系统还是Linux操作系统。如果是Windows操作系统，我们声明了一个受保护的类型为HANDLE的成员变量m_hThread；否则，我们声明了一个受保护的类型为pthread_t的成员变量m_hThread。成员变量m_bStop用于标识当前线程是否已经停止运行，在启动线程、停止线程时，我们会给该变量赋值。

CHP_BaseThread类的公共接口有5个，下面分别进行介绍。

Start：开启线程。参数uiStackSize为栈大小，Linux系统有效，为0时，默认为100KB。

Stop：停止线程，会释放掉线程资源。

Join：等待线程结束。

Run：线程的实际运行函数，为纯虚函数，派生类必须实现该接口。线程的返回值为整型，一般返回0即可。

IsRunning：判断线程是否正在运行。

另外，CHP_BaseThread类还有两个受保护的成员函数，一般用于在派生类的Run函数中执行睡眠操作。

Sleep(uiTimeMs)：让CPU睡眠一段时间，适用于较短时间的睡眠。参数uiTimeMs为睡眠的时间，单位为毫秒。

Sleep(uiTotalMs, uiIntervalMs)：让CPU睡眠一段时间，适用于较长时间的睡眠。如果停止了线程，该接口在单次的睡眠时间到期后，会停止睡眠。uiTotalMs为总的睡眠时间，单位为毫秒。uiIntervalMs为每次的睡眠时间，单位为毫秒。

总结

多线程编程常用于提高应用程序性能，特别是在多核处理器环境下，通过将工作负载分解到多个并发执行的线程上，可以实现并行计算和异步处理等功能。