三言兩語說透設(shè)計模式的藝術(shù)-簡單工廠模式
一、寫在前面工廠模式是最常見的一種創(chuàng)建型設(shè)計模式，通常說的工廠模式指的是工廠方法模式，是使用頻率最高的工廠模式。簡單工廠模式又稱為靜態(tài)工廠方法模式，不屬于GoF 23種設(shè)計
隨著硬件的發(fā)展和應(yīng)用的復(fù)雜性增加，并發(fā)處理成為了一種基本需求。多線程編程是一種實(shí)現(xiàn)并發(fā)處理的有效方式，C++11開始引入了 <thread> 庫，使得多線程編程更加容易和高效。本文將介紹C++中的多線程編程，包括創(chuàng)建線程、同步線程、傳遞數(shù)據(jù)給線程以及異常處理等方面。
在C++中，可以使用 std::thread 類來創(chuàng)建一個新線程。例如：
#include <iostream> #include <thread> void threadFunction() { std::cout << "Hello from the new thread!" << std::endl; } int main() { std::thread newThread(threadFunction); // 創(chuàng)建一個新線程，函數(shù)為 threadFunction newThread.join(); // 等待新線程結(jié)束 return 0; }在上面的代碼中，我們定義了一個名為 threadFunction 的函數(shù)，并在 main 函數(shù)中創(chuàng)建了一個新的線程來執(zhí)行這個函數(shù)。調(diào)用 std::thread 的 join 方法會阻塞主線程，直到新線程執(zhí)行完畢。
在多線程編程中，同步是一個重要的問題。如果多個線程同時訪問和修改同一數(shù)據(jù)，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致的問題。為了解決這個問題，C++提供了幾種同步原語，如std::mutex、std::lock_guard和std::condition_variable。
下面是一個使用std::mutex和std::lock_guard進(jìn)行線程同步的例子：
#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> std::mutex mtx; // 全局互斥鎖。 void print_id() { std::lock_guard<std::mutex> lck(mtx); // 鎖定互斥鎖。 // 在鎖定期間，只有一個線程可以訪問下面的代碼，其他線程將被阻塞，直到這個鎖被釋放。 std::cout << "Hello from " << std::this_thread::get_id() << '/n'; } int main() { std::thread threads[10]; // 創(chuàng)建多個線程執(zhí)行 print_id()函數(shù)。 for (int i = 0; i < 10; ++i) { threads[i] = std::thread(print_id); // 創(chuàng)建新線程執(zhí)行 print_id 函數(shù) } for (auto& thread : threads) { thread.join(); // 等待所有線程執(zhí)行完畢 } return 0; }在這個例子中，我們創(chuàng)建了10個線程，每個線程都執(zhí)行print_id函數(shù)。在print_id函數(shù)中，我們使用std::lock_guard來鎖定互斥鎖。這樣，只有一個線程可以訪問被保護(hù)的代碼塊，其他線程將被阻塞，直到這個鎖被釋放。通過這種方式，我們可以確保每個線程都能按順序執(zhí)行，避免了并發(fā)訪問和修改同一數(shù)據(jù)的問題。
除了函數(shù)，我們還可以向線程傳遞數(shù)據(jù)。在C++中，我們可以將數(shù)據(jù)封裝在std::future或std::async返回值中，然后傳遞給線程。例如：
#include <iostream> #include <thread> #include <future> void print_squared(int x) { std::cout << "Squared: " << x * x << std::endl; } int main() { int x = 5; std::future<void> result = std::async(std::launch::async, print_squared, x); result.wait(); // 等待線程結(jié)束 return 0; }在這個例子中，我們將x作為參數(shù)傳遞給線程，然后在線程中計算x的平方并打印結(jié)果。
在多線程編程中，異常處理是一個重要的問題。在C++中，我們可以在線程函數(shù)中使用try/catch塊來處理異常。例如：
#include <iostream> #include <thread> #include <exception> void threadFunction() { try { throw std::runtime_error("An error occurred"); } catch (const std::exception& e) { std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl; } } int main() { std::thread newThread(threadFunction); // 創(chuàng)建一個新線程，函數(shù)為 threadFunction newThread.join(); // 等待新線程結(jié)束 return 0; }在這個例子中，我們在線程函數(shù)中拋出一個異常，然后在主線程中捕獲并處理這個異常。
多線程編程是現(xiàn)代計算機(jī)科學(xué)中的一個重要概念。在C++中，我們可以使用std::thread和相關(guān)的類和函數(shù)來實(shí)現(xiàn)多線程編程。通過使用這些工具，我們可以創(chuàng)建高效的并發(fā)程序，從而更好地利用硬件資源并提高程序的性能。
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