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关于 C++ 多线程编程一的些基本知识可以参考本博客的《C++11/14 新特性(多线程)》 ，《Unix线程基础》。本章不是多线程编程教程，而是个人经验的一些总结。这些经验有一些可能是不正确的，希望在今后的编程中实践、改进。

线程同步的四项基本原则：

1. 最低限度地共享对象。对象尽量不要暴露给别的线程，如果需要暴露，优先考虑 immutable对象。否则尽量使用同步措施来充分地保护它
2. 尽量使用高级地并发编程构件，如 任务队列、生产者消费者模式等
3. 只用非递归的互斥器和条件变量，慎用读写锁，尽量少用信号量
4. 除了使用 atomic 整数外，不要自己编写 lock-free 代码，也不要用”内核级”同步原语

互斥器 Mutex

mutex 是最常用的同步原语，它保护一个临界区，任何时候最多只能有一个线程能够访问 mutex 保护的域。使用 mutex 主要是为了保护共享数据。一般原则有：

• 使用 RAII手法封装 mutex 的创建、销毁、加锁、解锁操作，充分保证锁的有效期等于其作用域，而不会因为中途返回或异常而忘记解锁。这类似于 Java 的synchronized 或 C# 的 using 语句。
• 使用非递归的 mutex
• 尽量不要人为地调用 lock() 和 unlock()函数，将这些操作交给栈上的 guard 对象，利用其构造与析构函数。
• 不要跨线程地加解锁，避免在不同的函数中分别加锁\解锁，避免在不同的语句分支中加锁\解锁
• 每当构造 guard 对象时，需要考虑栈上已有的锁，防止因加锁顺序不同而导致死锁
• 避免跨进程的 mutex, 进程间通讯尽量使用 TCP sockets

只使用非递归地 mutex

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对C++中 using关键字的几种用法的总结：

1. using 声明

using 声明 (using declaration) 是将命名空间中单个名字注入到当前作用域的机制，使得在当前作用域下访问另一个作用域下的成员时无需使用限定符 ::

// ...
{
    using std::map
    map<int, std::string> the_map; //ok
}
map<int, std::string> the_map2;  //error

using 声明将其它 namespace 的成员引入本命名空间的 当前作用域 (包括其嵌套作用域)  。一个 using 声明一次只引入一个命名空间成员，它使得无论程序中使用哪些名字，都非常准确。
利用 using 声明，可以改变派生类对父类成员的访问控制:

class Base{
protected:
    int bn1;
    int bn2;
};

class Derived: private Base{
public:
    using Base::bn1;
};

class DerivedAgain: public Derived{
};

int main(){
    Derived d;
    DerivedAgain da; 
    d.bn1 = 1;
    d.bn2 = 2; //error, 'bn2' is a private member of 'Base'
    da.bn1 = 3;  //ok
    std::cout<<d.bn1<<std::endl;

    return 0;
}

尽管 Derived 对 base 是私有继承，但通过 using 声明，我们还是可以在 Derived 中访问其成员，且后续的继承同样不受 private 限定的影响。

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在 C++11 之前 ，C++ 标准并没有提供统一的并发编程标准，也没有提供语言级别的支持。这导致我们在编写可移植的多线程程序时很不方便，往往需要面向不同的平台进行不同的实现，或者引入一些第三方平台，如Boost,pthread_win32 等。 从C++11开始 ，对并发编程进行了语言级别的支持，使用使用C++进行并发编程方便了很多。这里介绍C++11并发编程的相关特性。

template< class Function, class... Args > 
explicit thread( Function&& f, Args&&... args );

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

void func(const string& str){
    cout<<str<<endl;
}

class FuncCls{
public:
    void operator()(){
        cout<<"Funcls called"<<endl;
    }
};

int main(void){
    thread t1(func,"Hello World");
    FuncCls fcls;
    thread t2(fcls);

    if(t1.joinable()){
        t1.join();
    }
    t2.join();
    return 0;
}

1 可调用对象

#include <iostream>

void func(void)
{
    std::cout<<"func(void) called"<<std::endl;
}

struct Foo
{
    void operator()(void)
    {
        std::cout<<"Foo::()(void) called"<<std::endl;
    }
};

struct Bar
{
    using ft_t = void(*)(void);
    static void func(void)
    {
        std::cout<<"Bar::func(void) called"<<std::endl;
    }

    operator ft_t(void)
    {
        return func;
    }
};

struct A
{
    int m_a;
    void mem_func(void)
    {
        std::cout<<"A:memfunc(void) called and m_a="<<m_a<<std::endl;
    }
};


int main() {
    //1.函数指针
    void(* func_ptr)(void) = &func;
    func_ptr();

    //2.仿函数
    Foo foo;
    foo();

    //3.可被转换为函数指针的类对象
    Bar bar;
    bar();

    //4.类成员函数指针或类成员指针
    void (A::*mem_func_ptr)(void) = &A::mem_func;
    int A::*mem_obj_ptr = &A::m_a;
    A aa;
    (aa.*mem_obj_ptr) = 123;
    (aa.*mem_func_ptr)();

    return 0;
}

在c++11以前，我们获取当前时间的时间戳，需要借助于第三方库，如 boost ，或者针对不同的操作做不同的处理:

#ifndef _MSC_VER
#include <sys/time.h>
#endif

long long GetTimeSpan()
{
    long long llTimeMs = 0L;
#ifdef _MSC_VER
    timeb tb;
    ftime(&tb);

    lTimeMs = tb.time * 1000 + tb.millitm;

#else
    timeval tmv;
    gettimeofday(&tmv,NULL);


    llTimeMs = (long long)(tmv.tv_sec) * 1000L + tmv.tv_usec / 1000;

#endif
    return llTimeMs;
}

而在c++11中，这个问题得到解决。 c++11 标准库中提供 chrono库，用来处理时间相关的数据。

template <class _Rep, class _Period>
class duration;

template <intmax_t _Num, intmax_t _Den = 1>
class ratio

typedef ratio<1LL, 1000000000000000000LL> atto;
typedef ratio<1LL,    1000000000000000LL> femto;
typedef ratio<1LL,       1000000000000LL> pico;
typedef ratio<1LL,          1000000000LL> nano;
typedef ratio<1LL,             1000000LL> micro;
typedef ratio<1LL,                1000LL> milli;
typedef ratio<1LL,                 100LL> centi;
typedef ratio<1LL,                  10LL> deci;
typedef ratio<                 10LL, 1LL> deca;
typedef ratio<                100LL, 1LL> hecto;
typedef ratio<               1000LL, 1LL> kilo;
typedef ratio<            1000000LL, 1LL> mega;
typedef ratio<         1000000000LL, 1LL> giga;
typedef ratio<      1000000000000LL, 1LL> tera;
typedef ratio<   1000000000000000LL, 1LL> peta;
typedef ratio<1000000000000000000LL, 1LL> exa;

typedef duration<long long,         nano> nanoseconds;
typedef duration<long long,        micro> microseconds;
typedef duration<long long,        milli> milliseconds;
typedef duration<long long              > seconds;
typedef duration<     long, ratio<  60> > minutes;
typedef duration<     long, ratio<3600> > hours;

#include <chrono>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc, const char * argv[]) {

    chrono::hours hrs(2);   //两小时
    cout<<hrs.count()<<" hours = ";  //count() 函数获取时钟周期下的时钟数
    chrono::minutes mns = chrono::duration_cast<chrono::minutes>(hrs); //120分钟
    cout<<mns.count()<<" minutes"<<endl;

    chrono::minutes tm = hrs - chrono::minutes(30);  //时长的加减运算
    cout<<hrs.count()<<" hours - 30 minutes = " <<tm.count()<<" minutes = ";

    typedef chrono::duration<double,ratio<3600,1>> hs;  //时长的类型转换。注意 duration 的 _Rep 参数类型。
    hs c = chrono::duration_cast<hs>(tm);
    cout<<c.count()<<" hours"<<endl;


    return 0;
}

//#  输出 #：
// 2 hours = 120 minutes
// 2 hours - 30 minutes = 90 minutes = 1.5 hours

在C++ 中，遍历一个容器的方法一般是这样的:

#include <iostream>
#include <vector>
int main(void)
{
    std::vector<int> vec;
    //do sth
    std::vector<int>::iterator it = vec.begin();
    for(; it != vec.end(); ++it)
    {
        std::cout<< *it <<std::endl;
    }
    return 0;
}

对STL比较熟悉的程序员肯定还知道在 <algorithm> 中有一个 for_each 算法，可以用来完成上述功能：

int main(void)
{
    std::vector<int> vec;
    //do sth
    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](auto val){std::cout<<val<<std::endl;});
    return 0;
}

这里借助了 auto 关键字和 lambda 表达式简化了操作。 std::for_each 比起前面 for 循环，最大的好处是不再需要关注迭代器的概念，而只需要关心容器中的元素类型即可。 但这两种方法，都必须显式的给出容器有开头和结尾(begin,end).这是因为上面的两种方法都不是基于范围(range)来设计的. 范围的概念在很多高级语言中都有涉及。例如下面这段 python 代码：

arr = [1,2,3,4,5]
for n in arr:
    print n

在这种循环中，不再需要关心容器的两端，循环会自动以容器的范围进行展开。而且这种语法可以清楚地表明它的意义。使用这种方式进行循环无疑会使编码和维护更加简便。 现在，c++11 可有了基于范围的 for 循环：

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数据类型

#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void*)0)
#endif

const int max = 1024;    // max 是常量表达式
const int min = max - 1000;    // min 是常量表达式
int nsize = 64;    //  nsize 不是常量表达式
const int sz = nsize + 1; //  nsize 不是常量表达式

constexpr int max = 1024;    //是常量表达式
constexpr int min = max - 1000;    //是常量表达式
constexpr int sz = get_size();    //只有当 get_size() 是常量表达式时，定义才是常量表达式

const int* p = nullptr;    //p 是一个指向整型常量的指针
constexpr int* q = nullptr;    //q 是一个指向整型的常量指针

这里的 p 和 q 本质是不一样的。指针 p 指向的整数是常量，而指针 q 本身是常量，其指向的整数则可以不是常量：

*p = 5;         //错误 ，p 指向的整数是一个常量，即 *p 是不可修改的
p = new int(0);  //正确 ， p 是可以修改的
*q = 5;         //正确 ， q 指向的整数的值是可以修改的
q = new int(0);         //错误 ， q 是一个常量表达式，不可修改

其中的关键在于constexpr把它所定义的对象置为了顶层const.

4.noexcept

noexcept 指示一个函数不会抛出异常。如果一个使用 noexcept 修饰的函数内部抛出了异常，编译器并不会报错，但

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