线程库

除了内存，线程是开发中另一个重要的课题。线程的难点在于不仅要管理线程对象，还要管理线程对象管理的资源，并且保证线程间数据同步。当然标准库已经做得足够好了，我们需要理解的是使用场景的问题。线程库主要包括线程对象thread，条件对象condition_variable，锁对象mutex。
使用thread可以很方便地把程序写成多线程，只需要三步：

void plus(int a,int b){ //第一步：定义线程中要运行的函数
    std::cout<<"running at sub thread"<<std::endl;
    std::cout<<"a + b = "<<a+b<<std::endl;
}

int main(){
    std::thread thread{plus,1,1}; //第二步，定义std::thread对象，将函数作为参数
    std::cout<<"continue running at main thread"<<std::endl;
    thread.join(); //第三步调用线程对象的join函数或者detach函数
    std::cout<<"sub thread finished!"<<std::endl;
}
//输出
//	continue running at main thread
//	running at sub thread
// 	a + b = 2
// 	sub thread finished!

难点在线程间通信，也就是解决两个问题

1. 线程1更新了变量v的值
2. 线程2马上能读取到正确的变量v的值，即线程1更新的那个最新值

为了协调这两个过程，就出现了锁对象mutex和条件对象condition_variable。锁对象mutex保证变量按照正确的顺序更改。条件对象condition_variable保证更改能被其他线程监听到。

int a,b;
bool ready = false;
std::mutex mux;
std::condition_variable con;

void plus() {
    std::cout << "running at sub thread" << std::endl;
    //因为我们要读取ready的最新值，所以要用锁保证读取结果的有效性
    std::unique_lock<std::mutex> guard{ mux };
    if (!ready) {
        //数据没准备好，休息一下！
        con.wait(guard); 
    }
    //这里就可以正确读变量a,b了
    std::cout << "a + b =" << a + b << std::endl;
}

int main() {
    std::thread thread{ plus};
    std::cout << "continue running at main thread" << std::endl;
    std::cout << "input a = ";
    std::cin >> a;
    std::cout << "input b = ";
    std::cin >> b;
    {
        //数据准备好了，该通知子线程干活了，用大括号是因为想让锁因为guard的销毁即使释放，从未保证plus里面能重新获得锁
        std::unique_lock<std::mutex> guard{ mux };
        //更新数据
        ready = true;
        //通知
        con.notify_all();
    }
    thread.join();
    std::cout << "sub thread finished!" << std::endl;
}

多线程另一个需要注意的问题就是死锁。死锁的前提是有两个锁

1. 线程1得到了锁a，还想得锁b
2. 线程2得到了锁b，还想得锁a

然后，再加上一个前提：某一时刻，只有一个线程能拥有某个锁，就不难得出以下结论：线程a，b除非某一个放弃已得的锁，不然两个线程都会因为没得到需要的锁而一直死等，形成死锁。同时解决死锁的思路也呼之欲出：既然一个得了a，一个得了b，而锁同一时间只能被一个线程得到，那么所有线程都按先得a，再得b的顺序来就不会有锁被占用的问题了。另一个思路则可以从放弃上入手，既然都得不到，那么接下来的任务也做不了，不如直接放弃已经得到的，所以可以考虑使用timed_mutex。

其他

还有很多常用的库，如字符串string，时间chrono，还有在定义函数变量时常用的functional,异常exception，更多的内容可以在cplusplus找的参考。

总结

总的来说，标准库提供了一个展现C++语言能力的平台：帮助开发者更好更快完成开发任务的同时，还能启迪开发者实现更好的抽象和实践。如我就从标准库中学到了更规范地定义函数参数，更好的封装，以及其他好的思路。学习标准库不仅更好地掌握了语言本身，还掌握了更全面地分析问题，解决问题的方法，是值得花费一段时间学习的。
容器类是几乎所有项目都会用到的，也是比较好掌握的，主要可以从数据结构方面对照学习；智能指针则是处理指针问题的好帮手；线程相关的库是比较难掌握的，关键是要想明白使用场景和极端情况下的边界问题。很多时候边界问题可能不那么直观。如线程要求获得锁的情况就分为：锁空闲，锁被其他线程占有，锁被自己占有。不同的边界对于不同的锁，预期结果也是不同的，只有在明确场景的情况下，才能更好地理清锁的关系，从而解决好问题。
最好的学习还是在实践中主动使用。对于我，通常在遇到新问题的时候会先查查标准库有没有相应的库，有的话就是学习这个库的好时机。可以先概览库的定义和解决的问题，然后分析它提供的类，函数，对象等，再将自己的理解转换为项目中的代码，最后在实际效果中检验和修正想法，完成库的学习。