C++实现多线程查找文件实例

下面是C++实现多线程查找文件的完整攻略:

目标

本文要实现一个多线程的文件查找程序,能够快速地在指定目录下查找指定后缀名的文件。

准备工作

首先,在使用多线程之前,需要了解一些基本的多线程知识。

多线程基础知识

  1. 线程的基本概念

​ 线程是程序执行路径的最小单位,也就是程序执行时线程是调度的基本单位。一个进程中可以包含多个线程,线程共享进程的地址空间和系统资源。

  1. 线程的创建和加入

​ 线程的创建和加入分别对应线程的启动和停止。创建线程可以使用C++11标准中的std::thread类,加入线程则是调用线程的join方法。

  1. 线程的同步

​ 多线程编程中需要考虑线程安全的问题。线程的同步就是保证多个线程同时访问同一资源时的正确性。C++11中提供了多种同步机制,如互斥锁,条件变量,信号量等。

代码实现

在了解了多线程的基础知识后,我们可以开始实现文件查找程序。

程序的功能和流程如下:

  1. 用户输入要查找的目录和文件后缀名。
  2. 创建多个线程并启动,每个线程负责在指定目录下查找符合条件的文件。
  3. 等待所有子线程结束后,输出所有找到的文件路径。

下面是代码示例一:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <filesystem>

using namespace std;
using namespace std::filesystem;

mutex mtx; //定义互斥锁

void SearchFiles(const string& strDir, const string& strExt, vector<string>& vecFiles)
{
    for (const auto& entry : directory_iterator(strDir))
    {
        if (is_directory(entry))
        {
            SearchFiles(entry.path().string(), strExt, vecFiles);
        }
        else if (entry.path().extension() == strExt)
        {
            lock_guard<mutex> lock(mtx);
            vecFiles.push_back(entry.path().string());
        }
    }
}

int main()
{
    string strDir, strExt;
    cout <<"请输入要查找的目录:";
    cin >> strDir;
    cout <<"请输入要查找的文件后缀名:";
    cin >> strExt;

    vector<string> vecFiles;
    thread threads[4];
    for (int i=0; i<4; ++i)
    {
        threads[i] = thread(SearchFiles, strDir, strExt, ref(vecFiles));
    }
    for (int i=0; i<4; ++i)
    {
        threads[i].join();
    }

    for (auto& filePath : vecFiles)
    {
        cout << filePath <<endl;
    }

    return 0;
}

代码说明:

  1. 首先定义互斥锁,以保证多个线程访问vecFiles时的线程安全性。
  2. 然后定义SearchFiles函数,根据指定的目录和文件后缀名查找文件,并将查找到的文件路径存放在vecFiles容器中。
  3. 在主函数中,通过输入获取要查找的目录和文件后缀名,并创建多个线程,每个线程都调用SearchFiles函数进行查找。
  4. 最后等待所有子线程结束后,输出所有找到的文件路径。

这个程序通过创建多个线程来查找文件,可以提高查找的速度。可以通过调整线程数来进一步优化查找速度。

下面是代码示例二:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <filesystem>

using namespace std;
using namespace std::filesystem;

mutex mtx;

void SearchFiles(const string& strDir, const string& strExt, vector<string>& vecFiles, int& idx)
{
    int i = 0;
    for (const auto& entry : directory_iterator(strDir))
    {
        if (i++ % 4 == idx) //根据idx来决定哪些线程查找当前目录下的文件
        {
            if (is_directory(entry))
            {
                SearchFiles(entry.path().string(), strExt, vecFiles, idx);
            }
            else if (entry.path().extension() == strExt)
            {
                lock_guard<mutex> lock(mtx);
                vecFiles.push_back(entry.path().string());
            }
        }
    }
}

int main()
{
    string strDir, strExt;
    cout <<"请输入要查找的目录:";
    cin >> strDir;
    cout <<"请输入要查找的文件后缀名:";
    cin >> strExt;

    vector<string> vecFiles;
    thread threads[4];
    for (int i=0; i<4; ++i)
    {
        threads[i] = thread(SearchFiles, strDir, strExt, ref(vecFiles), ref(i));
    }
    for (int i=0; i<4; ++i)
    {
        threads[i].join();
    }

    for (auto& filePath : vecFiles)
    {
        cout << filePath <<endl;
    }

    return 0;
}

代码说明:

  1. SearchFiles函数中的idx参数用来标识当前线程的编号,通过i%4来决定哪些线程查找当前目录下的文件。
  2. 在主函数中,线程的创建方式跟示例一类似,但是在调用SearchFiles函数时多传了一个idx参数,以便函数区分出各个线程的任务。
  3. 最后输出找到的文件路径。

通过这种方式,每个线程只负责查找部分目录下的文件,能够更精细地分配任务,提高查找速度。

总结

本文讲解了如何使用C++实现多线程查找文件的程序,并给出了两个示例来介绍不同的线程分配方式。多线程编程需要掌握多线程的基本知识和线程同步的应用,才能写出高质量的程序。

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