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C++ 多线程实战 01｜为什么需要线程：并发 vs 并行，进程 vs 线程

ops 2025/9/2 8:33:00

一、为什么要学习多线程？

二、进程与线程的区别

1. 什么是进程？

2. 什么是线程？

3. 直观对比

三、并发 vs 并行

四、线程在程序中怎么工作？

五、代码示例：Hello, Thread!

运行效果

六、常见误区

七、练习题

八、总结

一、为什么要学习多线程？

想象一下你在写一个程序：

它要同时下载文件、显示下载进度、还要让用户能随时点击暂停按钮。
如果你用单线程来写，要么下载时界面卡死，要么响应界面时下载停掉。

解决方法就是 —— 多线程。
多线程能让程序同时处理多个任务，让应用更加流畅和高效。

但别急，我们先把几个基础概念理清楚，否则后面会很容易混淆。

二、进程与线程的区别

1. 什么是进程？

进程（Process）就是操作系统为一个正在运行的程序分配的独立资源空间。

每个进程有自己的 内存地址空间（代码段、数据段、堆、栈）。
进程之间一般是隔离的，不能直接访问对方的数据。
创建/销毁进程的开销比较大。

👉 可以把进程类比成“一个独立的公司”，有自己的办公室、员工和资源，外人进不来。

2. 什么是线程？

线程（Thread）是进程里的一个执行单元。

一个进程至少有一个线程（主线程）。
线程之间共享进程的地址空间（所以访问数据更方便）。
创建/切换线程的开销比进程小。

👉 线程就像是“公司里的员工”，大家共用同一个办公室和资料，但可以同时干不同的活。

3. 直观对比

项目	进程	线程
地址空间	独立	共享
创建/切换开销	大	小
崩溃影响范围	一个进程崩溃一般不影响别的进程	一个线程崩溃可能拖垮整个进程
通信方式	IPC（管道、消息队列等）	共享内存，速度快

三、并发 vs 并行

这是很多初学者最容易混淆的概念。

并发（Concurrency）：逻辑上“同时”执行，但实际上可能是在一颗 CPU 上快速切换。
👉 就像一个人同时看两本书：看一页 A → 翻页 → 看一页 B → 再翻页 → 回来继续 A。
并行（Parallelism）：物理上真的同时执行，通常是多核 CPU 各干各的。
👉 就像两个人各拿一本书，各自读，不用切换。

📌 总结：

并发 = 时间上交错，提升“响应性”；
并行 = 空间上同时，提升“吞吐量”。

四、线程在程序中怎么工作？

每个线程有自己的栈（用来保存局部变量、函数调用信息）。
线程共享 堆、全局变量、文件句柄 等资源。
操作系统调度器负责分配 CPU 时间片，决定哪个线程什么时候运行。

👉 换句话说：线程是操作系统调度的最小单位。

五、代码示例：Hello, Thread!

我们用一个最简单的例子来感受一下：

#include <iostream>
#include <thread>void say_hello(const std::string& name) {for (int i = 0; i < 5; i++) {std::cout << "Hello from " << name << " (i=" << i << ")\n";}
}int main() {std::thread t1(say_hello, "thread-1");std::thread t2(say_hello, "thread-2");t1.join();  // 等待 t1 完成t2.join();  // 等待 t2 完成std::cout << "Main thread finished.\n";return 0;
}

运行效果

输出可能是这样的（顺序会乱）：

Hello from thread-1 (i=0)
Hello from thread-2 (i=0)
Hello from thread-1 (i=1)
Hello from thread-2 (i=1)
...

👉 这里可以看到，两个线程的输出交错在一起，说明它们是并发执行的。

六、常见误区

线程一定会让程序更快？ ❌
- 如果任务是 I/O 密集（比如网络、文件），线程确实能提高效率。
- 但如果任务是纯计算密集（CPU 满载），线程数超过 CPU 核心数可能会更慢（上下文切换开销大）。
线程和进程谁更安全？
- 进程更独立，一个崩溃不会影响其他。
- 线程共享内存，出错时可能直接导致整个进程崩溃。