C++ 多线程学习(4) ---- 一道面试题的解法

深碍√TFBOYSˉ_ 2024-03-24 19:55 68阅读 0赞

#### 目录 ####

*   *   *  面试题
         *  实现方法
         *   *  使用单个条件变量实现
             *  使用三个条件变量实现

#### 面试题 ####

近期有之前同事出去面试，面试问到了一道多线程的问题，深入思考之后觉得值得研究一下，特此记录如下：  
面试问题：  
**创建三个线程A，B，C ，要求让这三个线程顺次执行，也就是  
A  ⇒ \\Rightarrow ⇒ B  ⇒ \\Rightarrow ⇒ C  ⇒ \\Rightarrow ⇒ A  ⇒ \\Rightarrow ⇒ B  ⇒ \\Rightarrow ⇒ C 这样执行**

#### 实现方法 ####

##### 使用单个条件变量实现 #####

使用一个全局变量 current\_thread 记录当前要执行的 Thread 的 index，创建三个线程 A，B，C，对应的 index 分别为 1，2，3 (使用传参的方式传入到执行函数中)，在执行函数中，只有当线程的 index 和 current\_thread 相匹配的时候，才会执行对应的代码，否则使用 condition\_variable 的 wait 函数使线程进入阻塞等待状态  
对应代码如下：

mutex mtx;
    condition_variable  cv;
    int current_thread = 1;
    
    
    void threadFunction(int thread_num) {
    loop:
    	{
    		unique_lock<mutex> lock(mtx);
    		while (current_thread != thread_num) {
    			cv.wait(lock);
    		}
    
    		// 执行线程操作
    		std::cout << "Thread " << thread_num << " is running." << std::endl;
    
    		this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));
    
    		// 更新 current_thread，唤醒下一个线程
    		++current_thread;
    		if (current_thread == 4) {
    			current_thread = 1;
    		}
    		cv.notify_all();
    		goto loop;
    	}
    }
    
    
    
    {
    	
        thread t1(threadFunction, 1);
    	thread t2(threadFunction, 2);
    	thread t3(threadFunction, 3);
    
    	t1.join();
    	t2.join();
    	t3.join();
    }

因为 condition\_variable 自带一个 mutex 保护，所以全局变量 current\_thread 不必要再加另外的锁保护

##### 使用三个条件变量实现 #####

使用三个条件变量的方法比较直观，创建三个线程 thread A，B，C，在A 中使用 condition\_variable1 唤醒 B，在 B 中使用 condition\_variable2 唤醒 C，在 C 中再使用condition\_variable3 唤醒A，周而复始，实现代码如下：  
注意代码中使用了 goto 语句用于循环，本质上使用 while 语句也是一样的

condition_variable  cv3;
    condition_variable  cv1;
    condition_variable  cv2;
    mutex mtx1;
    mutex mtx2;
    mutex mtx3;
    
    
    
    void threadFunction1(int thread_num) {
    	unique_lock<mutex> lock(mtx1);
    loop:
    	cv1.wait(lock);
    	std::cout << "Thread1 running." << std::endl;
    	this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));
    	cv2.notify_all();
    	goto loop;
    }
    
    void threadFunction2(int thread_num) {
    	unique_lock<mutex> lock(mtx2);
    loop:
    	cv2.wait(lock);
    	std::cout << "Thread2  running." << std::endl;
    	this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));
    	cv3.notify_all();
    	goto loop;
    }
    
    void threadFunction3(int thread_num) {
    	unique_lock<mutex> lock(mtx3);
    loop:
    	cv3.wait(lock);
    	std::cout << "Thread3 running." << std::endl;
    	this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));
    	cv1.notify_all();
    	goto loop;
    }
    
    
    {
    	thread t1(threadFunction1, 1);
    	thread t2(threadFunction2, 2);
    	thread t3(threadFunction3, 3);
    
    	
    	cv1.notify_all();
    
    	t1.join();
    	t2.join();
    	t3.join();
    }