🙎🏼 🖐️ 👏🏾 2.2スレッド 🐻 🍁 🧔🏻

翻訳者から：この記事は、SFML公式ライブラリガイドの翻訳サイクルの7番目です。 過去の記事はこちらにあります。 この一連の記事の目的は、元の言語を知らない人にこのライブラリに慣れる機会を提供することです。 SFMLは、シンプルでクロスプラットフォームのマルチメディアライブラリです。 SFMLは、ゲームやその他のマルチメディアアプリケーションを開発するためのシンプルなインターフェイスを提供します。 元の記事はこちらにあります。 始めましょう。

目次：

0.1はじめに

1.はじめに

2.システムモジュール

3.ウィンドウモジュール

ウィンドウを開いて管理する
イベント処理
キーボード、マウス、ジョイスティックを使用する
OpenGLを使用する

4.グラフィックモジュール

2D描画オブジェクト
スプライトとテクスチャ
テキストとフォント
フォーム
頂点配列を使用して独自のオブジェクトを設計する
位置、回転、スケール：オブジェクトの変換
シェーダーで特殊効果を追加する
2Dカメラとビューコントロール

5.オーディオモジュール

サウンドと音楽を再生する
オーディオ録音
カスタムオーディオストリーム
空間化：3Dサウンド

6.ネットワークモジュール

ソケット通信
パッケージの使用と拡張
HTTPを使用したWeb要求
FTPファイル転送

ストリームとは何ですか？

ほとんどの人はすでにストリームとは何かを知っていますが、このトピックでは初心者向けのストリームについて説明しましょう。

スレッドは、本質的に、他のスレッドと並行して実行される一連の命令です。各プログラムは、少なくとも1つのスレッドを作成します。メインスレッドは、main（）関数を実行します。メインスレッドのみを使用するプログラムはシングルスレッドです。 1つ以上のスレッドを追加すると、マルチスレッドになります。

つまり、要するに、スレッドは一度にいくつかのことを行う方法です。これは、たとえば、画像や音声の読み込み中にアニメーションを表示したり、ユーザー入力を処理したりする場合に役立ちます。ストリームはネットワークプログラミングでも広く使用されていますが、データの受信を待機している間、アプリケーションの更新と描画は続行されます。

SFMLスレッドまたはstd ::スレッド？

最新バージョン（2011）では、C ++標準ライブラリはストリームを操作するための一連のクラスを提供します。 SFMLを作成するとき、C ++ 11標準はまだ作成されておらず、スレッドを作成する標準的な方法はありませんでした。 SFML 2.0がリリースされたとき、この新しい標準をサポートしていない多くのコンパイラがありました。

新しい標準をサポートし、ヘッダーファイルを含むコンパイラを使用している場合は、SFMLストリームクラスを忘れて、代わりに標準C ++クラスを使用してください。ただし、この標準をサポートしていないコンパイラを使用している場合、またはコードを配布して完全な移植性を実現したい場合は、SFMLストリームクラスが適しています。

SFMLを使用してスレッドを作成する

十分に暴言をかけて、コードを見てみましょう。 SFMLを使用してスレッドを作成できるクラスはsf :: Threadと呼ばれ、これが実際の動作（スレッド作成）の様子です。

#include <SFML/System.hpp> #include <iostream> void func() { //      thread.launch() for (int i = 0; i < 10; ++i) std::cout << "I'm thread number one" << std::endl; } int main() { //     func     sf::Thread thread(&func); //   thread.launch(); //     ... for (int i = 0; i < 10; ++i) std::cout << "I'm the main thread" << std::endl; return 0; }

このコードでは、main関数とfunc関数は、thread.launch（）を呼び出した後に並列に実行されます。この結果、両方の機能によるテキスト出力がコンソールに混在します。

ストリームへのエントリポイント、つまりスレッドの開始時に実行される関数はsf :: Threadコンストラクターに渡す必要があります。 sf ::スレッドは柔軟になり、さまざまなエントリポイント（非メンバー関数またはクラスメソッド、引数付きまたは引数なしの関数、ファンクターなど）を受け入れようとします。上記の例は、メンバー関数の使用方法を示しています。ここに、他のいくつかの例を示します。

1つの引数を持つ非メンバー関数：

 void func(int x) { } sf::Thread thread(&func, 5);

クラスメソッド：

 class MyClass { public: void func() { } }; MyClass object; sf::Thread thread(&MyClass::func, &object);

ファンクター（機能オブジェクト）：

 struct MyFunctor { void operator()() { } }; sf::Thread thread(MyFunctor());

ファンクターが使用する最後の例は、あらゆるタイプのファンクターを受け入れることができるため、最も強力です。したがって、 sf :: Threadクラスは、直接サポートされていない多くのタイプの関数と互換性があります。この関数は、ラムダ式C ++ 11またはstd :: bindで特に興味深いです。

 //  - sf::Thread thread([](){ std::cout << "I am in thread!" << std::endl; });

 //  std::bind void func(std::string, int, double) { } sf::Thread thread(std::bind(&func, "hello", 24, 0.5));

クラス内でsf :: Threadを使用する場合は、標準コンストラクターがないことを忘れないでください。したがって、初期化リストのクラスのコンストラクターで初期化する必要があります。

 class ClassWithThread { public: ClassWithThread() : m_thread(&ClassWithThread::f, this) { } private: void f() { ... } sf::Thread m_thread; };

オブジェクトを初期化した後に本当にsf :: Threadをインスタンス化する必要がある場合は、ヒープ上に作成できます。

ストリーム開始

sf :: Threadのインスタンスを作成したら、関数を実行して起動する必要があります。

 sf::Thread thread(&func); thread.launch();

launchは、新しいスレッドのコンストラクターに渡した関数を呼び出してすぐに終了するため、呼び出し元のスレッドはすぐに実行を継続できます。

フローストップ

特定のスレッドのエントリポイントとして機能する関数がその値を返すと、スレッドは自動的に終了します。スレッドが別のスレッドから終了するまで待機する場合は、その待機関数を呼び出すことができます。

 sf::Thread thread(&func); //   thread.launch(); ... //     ,     thread.wait();

wait関数もsf :: Threadデストラクタによって暗黙的に呼び出されるため、スレッドはsf :: Threadインスタンスが破棄された後も実行を継続できません（チェックされません）。スレッドを管理するときはこれを覚えておいてください（記事の最後のセクションを参照）。

一時停止フロー

SFMLには、ストリームを一時停止する方法を提供する機能はありません。ストリームを一時停止する唯一の方法は、ストリーム自体のコードから実行することです。つまり、現在のスレッドのみを一時停止できます。これを行うには、sf :: sleep関数を呼び出すことができます：

 void func() { ... sf::sleep(sf::milliseconds(10)); ... }

sf :: sleepには、一時停止時間という1つの引数があります。時間処理に関する記事で示したように、この時間は任意の単位で表現できます。

メインスレッドを含め、この関数を使用して任意のスレッドを一時停止できることに注意してください。

sf :: sleepは、スレッドを中断する最も効率的な方法です。スレッドの中断中、スレッド（スレッド）は実質的にプロセッサリソースを消費しません。空のwhileループのようなアクティブな待機に基づく中断は、CPUを100％消費し、何もしません。ただし、一時停止の期間は単なる手がかりにすぎないことに注意してください。一時停止の実際の期間（指定した時間よりも長いか短い）はOSによって異なります。したがって、非常に正確なタイミングでこの機能に依存しないでください。

共有データ保護

プログラム内のすべてのスレッドはメモリを共有し、スコープ内のすべての変数にアクセスできます。これは非常に便利ですが、危険でもあります。スレッドが並行して開始された瞬間から、変数または関数は異なるスレッドで同時に使用できます。操作がスレッドセーフでない場合、これにより未定義の動作が発生する可能性があります（つまり、データの障害または破損につながる可能性があります）。

同期プリミティブと呼ばれる、共有データを保護し、コードをスレッドセーフにするためのソフトウェアツールがいくつかあります。最も一般的なのは、ミューテックス、セマフォ、条件変数、スピンロックのプリミティブです。それらはすべて同じ概念のバリアントです。コードの一部を保護し、特定のスレッドにのみデータにアクセスし、残りをブロックします。

最も一般的な（そして使用される）プリミティブはミューテックスです。ミューテックスは「相互例外」の略です。これは、1つのスレッドのみがコードを実行できることを保証します。以下の例を使用して、ミューテックスがどのように機能するかを見てみましょう。

 #include <SFML/System.hpp> #include <iostream> sf::Mutex mutex; void func() { mutex.lock(); for (int i = 0; i < 10; ++i) std::cout << "I'm thread number one" << std::endl; mutex.unlock(); } int main() { sf::Thread thread(&func); thread.launch(); mutex.lock(); for (int i = 0; i < 10; ++i) std::cout << "I'm the main thread" << std::endl; mutex.unlock(); return 0; }

このコードは共有リソース（std :: cout）を使用します。これは、見てのとおり、望ましくない結果につながります。コンソールで混合された出力ストリーム。出力がランダムに混合されるのではなく、正しく印刷されるようにするために、コードの対応する領域をミューテックスで保護します。

mutex.lock（）呼び出しに到達した最初のスレッドは、mutexをブロックし、テキストを出力するコードにアクセスします。他のスレッドがmutex.lock（）呼び出しに到達すると、mutexはすでにロックされ、他のスレッドは一時停止しています（これはsf :: sleep呼び出しに似ており、スリープ中のスレッドはCPU時間を消費しません）。最初のスレッドがmutexのロックを解除すると、2番目のスレッドは実行を継続し、mutexをブロックしてテキストを出力します。これにより、コンソール内のテキストが順番に印刷され、混在しないという事実につながります。

ミューテックスは、共有データを保護するために使用できるプリミティブだけでなく、他の多くの場合に使用できます。ただし、ストリームを操作するときにアプリケーションが複雑なことを行い、ミューテックスの機能が十分でないと感じた場合は、優れた機能を持つ別のライブラリを探すことをためらわないでください。

ミューテックス保護

心配しないでください。ミューテックスはすでにスレッドセーフであり、それらを保護する必要はありません。しかし、それらは例外に関して安全ではありません。ミューテックスがロックされているときに例外がスローされるとどうなりますか？ロックを解除することはできず、永久にロックされたままになります。ロックされたミューテックスをロック解除しようとするすべてのスレッドは永久にブロックされます。場合によっては、アプリケーションがフリーズします。

ミューテックス（ミューテックス）が例外をスローできる環境で常にミューテックスがロック解除されるようにするために、SFMLは、ミューテックスをsf :: LockクラスでラップできるRAIIクラスを提供します。ロックはコンストラクターで発生し、ロック解除はデストラクタで発生します。シンプルで効果的。

 sf::Mutex mutex; void func() { sf::Lock lock(mutex); // mutex.lock() functionThatMightThrowAnException(); // mutex.unlock(),     } // mutex.unlock()

sf :: Lockは、多くの戻り値を持つ関数でも使用できることに注意してください。

 sf::Mutex mutex; bool func() { sf::Lock lock(mutex); // mutex.lock() if (!image1.loadFromFile("...")) return false; // mutex.unlock() if (!image2.loadFromFile("...")) return false; // mutex.unlock() if (!image3.loadFromFile("...")) return false; // mutex.unlock() return true; } // mutex.unlock()

よくある誤解

しばしば見落とされていること：スレッドはsf :: Threadの適切なインスタンスなしでは存在できません。次のコードは、フォーラムでよく見られます。

 void startThread() { sf::Thread thread(&funcToRunInThread); thread.launch(); } int main() { startThread(); // ... return 0; }

このコードを作成するプログラマーは、startThread（）関数がそれ自体で生存し、関数（エントリポイントとして渡された）が完了すると破棄されるスレッドを開始することを期待しています。これは起きていません。スレッド関数は、プログラムが実行されていないかのようにメインスレッドをブロックします。

元気？ sf :: ThreadインスタンスはstartThread（）関数に対してローカルであるため、関数が値を返すとすぐに破棄されます。 sf ::スレッドデストラクターが呼び出され、上記のようにwait（）が呼び出されます。結果はメインスレッドのロックになり、スレッドを並行して実行するのではなく、スレッドが関数を完了するまで待機します。

忘れないでください：スレッド関数が必要とする限り生き続けるようにsf :: Threadインスタンスを管理しなければなりません。

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