C++中自定義sleep、條件變量sleep實例
sleep的作用無需多說，幾乎每種語言都提供了類似的函數(shù)，調(diào)用起來也很簡單。sleep的作用無非是讓程序等待若干時間，而為了達到這樣的目的，其實有很多種方式，最簡單的往往也是最粗暴的，我們就以下面這段代碼來舉例說明（注：本文提及的程序編譯運行環(huán)境為Linux）
/* filename: test.cpp */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
class TestServer
{
public:
TestServer() : run_(true) {};
~TestServer(){};
void Start()
{
pthread_create(&thread_, NULL, ThreadProc, (void*)this);
}
void Stop()
{
run_ = false;
}
void Wait()
{
pthread_join(thread_, NULL);
}
void Proc()
{
int count = 0;
while (run_)
{
printf("sleep count:%d\n", ++count);
sleep(5);
}
}
private:
bool run_;
pthread_t thread_;
static void* ThreadProc(void* arg)
{
TestServer* me = static_cast<TestServer*>(arg);
me->Proc();
return NULL;
}
};
TestServer g_server;
void StopService()
{
g_server.Stop();
}
void StartService()
{
g_server.Start();
g_server.Wait();
}
void SignalHandler(int sig)
{
switch(sig)
{
case SIGINT:
StopService();
default:
break;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
signal(SIGINT, SignalHandler);
StartService();
return 0;
}
這段代碼描述了一個簡單的服務程序，為了簡化我們省略了服務的處理邏輯，也就是Proc函數(shù)的內(nèi)容，這里我們只是周期性的打印某條語句，為了達到周期性的目的，我們用sleep來實現(xiàn)，每隔5秒鐘打印一次。在main函數(shù)中我們對SIGINT信號進行了捕捉，當程序在終端啟動之后，如果你輸入ctr+c，這會向程序發(fā)送中斷信號，一般來說程序會退出，而這里我們捕捉到了這個信號，會按我們自己的邏輯來處理，也就是調(diào)用server的Stop函數(shù)。執(zhí)行編譯命令
$ g++ test.cpp -o test -lpthread
然后在終端輸入./test運行程序，這時程序每隔5秒會在屏幕上打印一條語句，按下ctl+c，你會發(fā)現(xiàn)程序并沒有立即退出，而是等待了一會兒才退出，究其原因，當按下ctl+c發(fā)出中斷信號時，程序捕捉到并執(zhí)行自己的邏輯，也就是調(diào)用了server的Stop函數(shù)，運行標記位run_被置為false，Proc函數(shù)檢測到run_為false則退出循環(huán)，程序結束，但有可能（應該說大多數(shù)情況都是如此）此時Proc正好執(zhí)行到sleep那一步，而sleep是將程序掛起，由于我們捕捉到了中斷信號，因此它不會退出，而是繼續(xù)掛起直到時間滿足為止。這個sleep顯然顯得不夠優(yōu)雅，下面介紹兩種能快速退出的方式。
自定義sleep
在我們調(diào)用系統(tǒng)提供的sleep時我們是無法在函數(shù)內(nèi)部做其它事情的，基于此我們就萌生出一種想法，如果在sleep中能夠檢測到退出變量，那豈不是就能快速退出了，沒錯，事情就是這樣子的，通過自定義sleep，我們將時間片分割成更小的片段，每隔一個片段檢測一次，這樣就能將程序的退出延遲時間縮小為這個更小的片段，自定義的sleep如下
void sleep(int seconds, const bool* run)
{
int count = seconds * 10;
while (*run && count > 0)
{
--count;
usleep(100000);
}
}
需要注意的是，這個sleep的第二個參數(shù)必須是指針類型的，因為我們需要檢測到它的實時值，而不只是使用它傳入進來的值，相應的函數(shù)調(diào)用也得稍作修改，完整的代碼如下
/* filename: test2.cpp */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
class TestServer
{
public:
TestServer() : run_(true) {};
~TestServer(){};
void Start()
{
pthread_create(&thread_, NULL, ThreadProc, (void*)this);
}
void Stop()
{
run_ = false;
}
void Wait()
{
pthread_join(thread_, NULL);
}
void Proc()
{
int count = 0;
while (run_)
{
printf("sleep count:%d\n", ++count);
sleep(5, &run_);
}
}
private:
bool run_;
pthread_t thread_;
void sleep(int seconds, const bool* run)
{
int count = seconds * 10;
while (*run && count > 0)
{
--count;
usleep(100000);
}
}
static void* ThreadProc(void* arg)
{
TestServer* me = static_cast<TestServer*>(arg);
me->Proc();
return NULL;
}
};
TestServer g_server;
void StopService()
{
g_server.Stop();
}
void StartService()
{
g_server.Start();
g_server.Wait();
}
void SignalHandler(int sig)
{
switch(sig)
{
case SIGINT:
StopService();
default:
break;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
signal(SIGINT, SignalHandler);
StartService();
return 0;
}
編譯g++ test2.cpp -o test，運行./test，當程序啟動之后按ctl+c，看程序是不是很快就退出了。
其實這種退出并不是立馬退出，而是將sleep的等待時間分成了更小的時間片，上例是0.1秒，也就是說在按下ctr+c之后，程序其實還會延時0到0.1秒才會退出，只不過這個時間很短，看上去就像立馬退出一樣。
用條件變量實現(xiàn)sleep
大致的思想就是，在循環(huán)時等待一個條件變量，并設置超時時間，如果在這個時間之內(nèi)有其它線程觸發(fā)了條件變量，等待會立即退出，否則會一直等到設置的時間，這樣就可以通過對條件變量的控制來實現(xiàn)sleep，并且可以在需要的時候立馬退出。
條件變量往往會和互斥鎖搭配使用，互斥鎖的邏輯很簡單，如果一個線程獲取了互斥鎖，其它線程就無法獲取，也就是說如果兩個線程同時執(zhí)行到了pthread_mutex_lock語句，只有一個線程會執(zhí)行完成，而另一個線程會阻塞，直到有線程調(diào)用pthread_mutex_unlock才會繼續(xù)往下執(zhí)行。所以我們往往在多線程訪問同一內(nèi)存區(qū)域時會用到互斥鎖，以防止多個線程同時修改某一塊內(nèi)存區(qū)域。本例用到的函數(shù)有如下幾個，互斥鎖相關函數(shù)有
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
以上函數(shù)功能分別是初始化、加鎖、解鎖、銷毀。條件變量相關函數(shù)有
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
以上函數(shù)功能分別是初始化、超時等待條件變量、觸發(fā)條件變量、銷毀。這里需要解釋一下pthread_cond_timedwait和pthread_cond_signal函數(shù)
pthread_cond_timedwait
這個函數(shù)調(diào)用之后會阻塞，也就是類似sleep的作用，但是它會在兩種情況下被喚醒：1、條件變量cond被觸發(fā)時；2、系統(tǒng)時間到達abstime時，注意這里是絕對時間，不是相對時間。它比sleep的高明之處就在第一點。另外它還有一個參數(shù)是mutex，當執(zhí)行這個函數(shù)時，它的效果等同于在函數(shù)入口處先對mutex加鎖，在出口處再對mutex解鎖，當有多線程調(diào)用這個函數(shù)時，可以按這種方式去理解
pthread_cond_signal
它只有一個參數(shù)cond，作用很簡單，就是觸發(fā)等待cond的線程，注意，它一次只會觸發(fā)一個，如果要觸發(fā)所有等待cond的縣城，需要用到pthread_cond_broadcast函數(shù)，參數(shù)和用法都是一樣的
有了以上背景知識，就可以更加優(yōu)雅的實現(xiàn)sleep，主要關注Proc函數(shù)和Stop函數(shù)，完整的代碼如下
/* filename: test3.cpp */
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
class TestServer
{
public:
TestServer() : run_(true)
{
pthread_mutex_init(&mutex_, NULL);
pthread_cond_init(&cond_, NULL);
};
~TestServer()
{
pthread_mutex_destroy(&mutex_);
pthread_cond_destroy(&cond_);
};
void Start()
{
pthread_create(&thread_, NULL, ThreadProc, (void*)this);
}
void Stop()
{
run_ = false;
pthread_mutex_lock(&mutex_);
pthread_cond_signal(&cond_);
pthread_mutex_unlock(&mutex_);
}
void Wait()
{
pthread_join(thread_, NULL);
}
void Proc()
{
pthread_mutex_lock(&mutex_);
struct timeval now;
int count = 0;
while (run_)
{
printf("sleep count:%d\n", ++count);
gettimeofday(&now, NULL);
struct timespec outtime;
outtime.tv_sec = now.tv_sec + 5;
outtime.tv_nsec = now.tv_usec * 1000;
pthread_cond_timedwait(&cond_, &mutex_, &outtime);
}
pthread_mutex_unlock(&mutex_);
}
private:
bool run_;
pthread_t thread_;
pthread_mutex_t mutex_;
pthread_cond_t cond_;
static void* ThreadProc(void* arg)
{
TestServer* me = static_cast<TestServer*>(arg);
me->Proc();
return NULL;
}
};
TestServer g_server;
void StopService()
{
g_server.Stop();
}
void StartService()
{
g_server.Start();
g_server.Wait();
}
void SignalHandler(int sig)
{
switch(sig)
{
case SIGINT:
StopService();
default:
break;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
signal(SIGINT, SignalHandler);
StartService();
return 0;
}
和test2.cpp一樣，編譯之后運行，程序每隔5秒在屏幕打印一行輸出，輸入ctr+c，程序會立馬退出
相關文章
const引用是指向const對象的引用,可以讀取ref，但不能修改所以也就有將const變量賦值給非const引用是非法的,感興趣的朋友可以了解下，或許本文對你有所幫助2013-01-01
結構體的最后一個元素允許是未知大小的數(shù)組，這就叫柔性數(shù)組。這篇文中主要為大家詳細介紹了C語言中柔性數(shù)組的相關知識，需要的可以了解一下2023-03-03
vc提示unexpected end of file found的原因分析
這篇文章主要介紹了vc提示unexpected end of file found的原因分析,給出了幾點常見錯誤原因的分析,需要的朋友可以參考下2015-05-05
本文給大家講述的是C++ 中比較難理解的const和復合類型，結合自己的一些經(jīng)驗，分享給大家，希望大家能夠喜歡。2016-02-02
C++中的const關鍵字的用法非常靈活，而使用const將大大改善程序的健壯性。這篇文章主要介紹了C/C++ 中const關鍵字的用法,需要的朋友可以參考下2021-08-08
關于指針，其是C語言的重點，C語言學的好壞，其實就是指針學的好壞。其實指針并不復雜，學習指針，要正確的理解指針2020-02-02
volatile 關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：操作系統(tǒng)，硬件或者其他線程等2020-01-01
這篇文章主要為大家詳細介紹了C語言版五子棋游戲的實現(xiàn)代碼，文中示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2021-07-07
大家好，本篇文章主要講的是用C語言實現(xiàn)圣誕樹（簡易版+進階版），感興趣的同學趕快來看一看吧，對你有幫助的話記得收藏一下，方便下次瀏覽2021-12-12
C++中的std::vector是一個動態(tài)數(shù)組（也被稱為可變大小數(shù)組）的容器類,它是C++標準庫提供的其中一種容器類,提供了方便的操作和管理動態(tài)數(shù)組的功能,本文就給大家介紹了C++中vector類的簡單實現(xiàn)代碼,需要的朋友可以參考下2023-08-08