c++ - 如何将现有函数放入其自己的连续(循环)线程中并将更新的参数传递给它？

Question

我有一个 OpenCV 控制台应用程序，它从一个端口获取相机帧并将它们显示到屏幕上，首先对它们执行可选的图像处理例程。 main() 循环是连续的，即使用 while(true)，并且在每次通过时它都会获得一个新图像，等待它放入 Mat 中。我需要在 main() 中保持至少 30fps 的速率，这样传入的帧就不会丢失。

通常这不是问题，除非我有密集的处理，但当我这样做时，我想至少将一些更简单的例程卸载到它们自己的线程，这样它们就不会占用线性 CPU 时间。它们可以通过“抓取”任何帧并对其进行操作来独立运行，并将它们的结果异步显示到 main()。例如直方图例程，以及计算全局对比度/偏移调整值的例程。

我看过一个使用 语法的简单示例，其中 3 个例程在 main() 中各自的线程中启动，它们独立运行，然后在 main() 结束时全部重新加入，然后执行停止。该示例如下所示，我已将方法 1 合并到我的应用程序中，因为它看起来最简单。 (我不知道 lambda 是什么)。

// CPP program to demonstrate multithreading using three different callables.
#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

// A dummy function
void foo(int Z)
{
  for (int i = 0; i < Z; i++) {
    cout << "Thread using function pointer as callable\n";
  }
}

// A callable object
class thread_obj {
public:
  void operator()(int x)
  {
    for (int i = 0; i < x; i++)
      cout << "Thread using function object as callable\n";
  }
};

int main()
{
  cout << "Threads 1 and 2 and 3 operating independently" << endl;

  // This thread is launched by using function pointer as callable
  thread th1(foo, 3);

  // This thread is launched by using function object as callable
  thread th2(thread_obj(), 3);

  // Define a Lambda Expression
  auto f = [](int x) {
    for (int i = 0; i < x; i++)
      cout << "Thread using lambda expression as callable\n";
  };

  // This thread is launched by using lamda expression as callable
  thread th3(f, 3);

  // Wait for the threads to finish
  // Wait for thread t1 to finish
  th1.join();

  // Wait for thread t2 to finish
  th2.join();

  // Wait for thread t3 to finish
  th3.join();

  return 0;
}

对于单 channel 线程，我可以执行上述操作，这很有意义。但我想要一个被调用并给出几个动态输入参数(包括 Mat 和一些 int/double/bool 值)的线程，这些参数通常随着 main() 周围的每个循环而改变。我希望线程保持打开状态并在每个循环中“重新触发”并产生新结果。这些结果可以保留在线程中(与仅显示到独立窗口的直方图一样)，或者它们可以由一些计算值组成，这些值被传递回 main() 以供其他地方使用(与对比/偏移例程一样)。但在任何情况下，结果都不需要与 main() 正在执行的操作同步。

例如，线程直方图例程将获取 Mat 图像、一些重新缩放值和一些 bool 控件，这些控件告诉它开始将图像数据处理成直方图并使用 imshow() 显示它。

如果我将整个直方图例程放入 while(true) 循环中，则线程永远不会终止，但我需要让它看到参数发生变化，以便它再次执行，但我不知道执行此操作的好方法.我猜想使用全局变量既不必要也不优雅，而且我不确定线程​​交叉。此外，我对是否应该将文字传递给它或使用指针/地址(* 和 &)来最小化内存改组感到困惑。

有没有人有一个简单明了的例子来做这样的事情。如果可能，最好使用 。我不是专家编码员，所以请不要进入只有开发人员才能理解的深奥或行话。非常感谢!

Answer 1

我会发布一个新的答案来回应您的补充。您应该对问题进行编辑而不是对答案进行编辑，这样才不会让访问此页面的人感到困惑。

关于多线程环境，您问了很多没有简单答案的问题。你说的是一个难题。您希望一定数量的线程来处理由原始线程更新的信息。然后您希望能够将此信息共享回原始线程。

首先，detach() 不能确保线程清理或停止。它所做的是允许 thread 对象超出范围(销毁)，同时允许实际线程继续执行。对于永不停止的失控线程，这可能非常危险。

其次，对于变量可见性和使用线程对象，线程可以看到变量，因为它采用引用作为其参数。您正在使用的线程构造函数采用函数和函数所需的参数。在 Fareanor 的回答中，函数需要引用。该变量在原始 main() 线程的范围内，线程正在执行的函数引用了该变量。这就是为什么两个线程都可以看到并更新该变量的原因。没有必要像 main() 那样“传回”并且线程有相同的变量。虽然这会导致竞争条件。当一个线程正在写入变量而另一个线程正在读取它时会发生什么？

在没有同步的情况下以这种方式使用线程时会出现很多问题。真的值得付出努力吗？如果是这样，您应该做一些研究并尝试一些多线程应用程序的好例子。

总结一下您将要面对的主要问题(不包括上述竞争条件)是您无法控制每个线程执行什么以及何时执行。您的操作系统将使用调度程序和上下文转换来决定这一点。无法保证生成的线程会以与您的 main 线程一致的方式执行其代码。例如，您的执行可能如下所示。

Legend: - queued for execution, * Executing, R read, W write
MAIN: ****W*****W*****W-------------------***R***R***R***
T1  : -----------------***R**----------------------------
T2  : -----------------------**R***R**W------------------
T3  :----------------------------------------------------

Main 可以循环多次并多次写入变量，甚至在其他人做任何事情之前。一个线程可以读取一个变量的值，但是在它有机会写入之前它的执行被排队(T1)。一个线程可能会读取一个变量两次，但在两次读取之间 (T3)，它没有被 main 更新。我们可以有一段时间不执行的线程 (T4)。当您有没有同步的独立线程时，无法保证执行顺序和执行量。