打包任务 | 高级 C++ (多线程和多处理)

简介

本文将介绍如何使用 C++ 实现一个打包任务的程序，通过多线程和多处理的方式提高程序的效率。

打包任务是指将多个小文件打包成一个大文件，常见于网站的文件下载功能。在传输和保存文件时，以一个文件打包多个小文件，可以减少文件数量，方便管理和传输。

程序设计

1. 读取小文件

首先，我们需要读取多个小文件，将它们存储到内存中，然后将其打包成一个大文件。

void readFiles(vector<string> files, vector<string>& contents) {
    contents.clear();
    std::ifstream fin;
    for (auto file : files) {
        fin.open(file);
        std::stringstream buffer;
        buffer << fin.rdbuf();
        contents.push_back(buffer.str());
        fin.close();
    }
}

此函数接收一个文件名列表，将多个文件读取到内存中。

2. 打包文件

使用以下代码将多个文件打包成一个大文件：

void packFiles(string output, vector<string> contents) {
    std::ofstream fout(output);
    for (auto content : contents) {
        fout << content;
    }
    fout.close();
}

此函数接收一个文件名和一组内容，将所有内容写入到指定的文件中，完成打包任务。

3. 多线程和多处理

为了提高程序的效率，我们可以使用多线程和多处理的方式同时处理多个小文件。

使用以下代码将所有文件划分到多个线程：

int THREAD_NUM = 4; // 线程数
vector<vector<string>> thread_files(THREAD_NUM);
for (int i = 0; i < files.size(); i++) {
    thread_files[i % THREAD_NUM].push_back(files[i]);
}

在这里，我们将所有文件平均划分给 4 个线程，使用取余操作实现了循环分配的过程。

使用以下代码启动多个线程实现读取文件和打包文件的过程：

vector<string> contents[THREAD_NUM];
std::thread threads[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
    threads[i] = std::thread([](vector<string> files, vector<string>& contents) {
        readFiles(files, contents);
    }, thread_files[i], std::ref(contents[i]));
}
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
    threads[i].join();
}

vector<string> final_content;
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
    final_content.insert(final_content.end(), contents[i].begin(), contents[i].end());
}

packFiles(output, final_content);

在这里，我们使用 C++11 的 std::thread 类创建多个线程，使用 Lambda 表达式指定线程需要执行的任务。使用 std::ref 作为参数传递 vector<string> 的引用，可以确保函数修改传递进来的引用，从而影响主线程。

最后，我们将所有线程的结果合并到一个 vector<string> 中，再通过 packFiles 函数将所有内容打包到一个文件中。

总结

本文介绍了如何使用 C++ 实现多线程和多处理的打包任务程序。通过使用多线程的方式，我们可以同时处理多个小文件，提高程序的效率。同时，本文也介绍了如何使用 C++11 的 std::thread，以及如何使用 Lambda 表达式传递参数和启动线程。