多个 std::threads 和主程序执行出现问题

Posted 2023-02-22

【中文标题】多个 std::threads 和主程序执行出现问题

【英文标题】：Trouble with multiple std::threads and main program execution

【发布时间】：2013-08-08 21:02:29

【问题描述】：

几天来，我一直在努力想出一种机制来启动几个计时器，而不是让它为主程序的执行计时。 .join() 和 .detach()、wait_until() 等的组合

我有一个std::thread 的向量，我想：

执行第一个位置 等待它完成 执行下一个位置 等待它完成

与此同时，我的应用程序的其余部分正在运行，用户点击事物等。我想出的一切似乎都是：

在计时器运行时阻止主程序运行

或

从主线程中分离，但随后计时器同时运行，我希望在前一个完成后有一个。

我什至发布了：C++11 std::threads and waiting for threads to finish，但我似乎也无法理解任何解决方案。

我应该使用std::launch::async吗？

编辑：我不知道为什么这对我来说很难理解。我的意思是电子游戏一直都在这样做。以小塔为例。您为您的楼层存货，并且从您开始存货到该项目存货时，这些操作中的每一个都有延迟，它会触发一个弹出的HUD并显示“楼层已存货”。同时整个游戏保持运行，让你做其他事情。我一定很密集，因为我无法弄清楚这一点。

【参考方案1】：

这段代码的 sn-p 将在单独的线程中执行 std::vector 的空任务。

typedef std::vector<std::function< void() >> task_list;
typedef std::chrono::high_resolution_clock::duration timing;
typedef std::vector< timing > timing_result;

timing_result do_tasks( task_list list ) 
  timing_result retval;
  for (auto&& task: list) 
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    task();
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    retval.push_back( end-start );
  
  return retval;

std::future<timing_result> execute_tasks_in_order_elsewhere( task_list list ) 
  return std::async( std::launch::async, do_tasks, std::move(list) );

这应该在主线程之外依次运行每个任务，并返回一个包含计时结果的std::future。

如果您希望将计时结果分成更小的块（即，在它们都准备好之前），您将不得不做更多的工作。我将从std::packaged_task 开始并返回std::vector<std::future< timing >> 并从那里开始。

上述代码未经测试/未编译，但不应有任何根本缺陷。

你会注意到上面没有使用std::thread。 std::thread 是一个低级工具，你应该在它之上构建工具，而不是你应该直接使用的东西（由于要求在销毁之前它是 joined 或 detached 等，它非常脆弱东西）。

虽然std::async 没什么好写的，但它非常适合快速而肮脏的多线程，您想在其中执行串行任务并在“其他地方”执行它。通过std::future 缺乏体面的信号使其不完全通用（这也是您可能想要围绕std::thread 编写更高级别抽象的原因）。

这是一个运行一系列任务的任务，它们之间的延迟最少：

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <thread>
#include <future>

typedef std::chrono::high_resolution_clock::duration duration;
typedef std::chrono::high_resolution_clock::time_point time_point;
typedef std::vector<std::pair<duration, std::function< void() >>> delayed_task_list;

void do_delayed_tasks( delayed_task_list list ) 
  time_point start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  time_point last = start;
  for (auto&& task: list) 
    time_point next = last + task.first;
    duration wait_for = next - std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::this_thread::sleep_for( wait_for );
    task.second();
    last = next;
  

std::future<void> execute_delayed_tasks_in_order_elsewhere( delayed_task_list list ) 
  return std::async( std::launch::async, do_delayed_tasks, std::move(list) );

int main() 
  delayed_task_list meh;
  meh.emplace_back( duration(), [] std::cout << "hello world\n";  );
  std::future<void> f = execute_delayed_tasks_in_order_elsewhere( meh );
  f.wait(); // wait for the task list to complete: you can instead store the `future`

这应该使助手async 线程休眠（至少与运行每个任务之前使用的持续时间一样长）。如所写，执行每个任务所花费的时间不计入延迟，因此如果任务花费的时间比延迟长，那么您最终会得到任务运行，它们之间几乎没有延迟。如果您愿意，更改应该很容易。

【讨论】：

为什么需要for (auto&& task: list) 的通用参考？

这个例子很有趣。我想当我指的是“计时器”时，我的意思是我想指定一个时间量，一个延迟，而是在延迟结束时，触发一个事件/运行一个函数。 也可以，但我认为这也会阻止程序执行

@Snps 无。我用auto&& x:v 表示“我真的不在乎，只是绑定它”。

@Jason 在do_tasks 中所做的任何事情在主线程中都是非阻塞的。如果你不关心时间的东西（并在其他地方去掉它），你可以将它的返回类型更改为void。然后在其中添加一些延迟。请注意，在另一个线程中执行操作通常很难正确执行，根据您的专业水平，我建议您学习一些并发 101 的内容。

我正在查看您发布的示例，我看到的是 list 是 vector 的函数。那么填充它的方法是什么？我以前从未想过函数向量。

【参考方案2】：

您的麻烦是可以理解的，因为您需要一个不会阻塞事件循环的计时器，而 C++ 还没有标准的事件循环。您需要使用其他框架（例如 Qt、Boost.Asio(?) 或不可移植的 API（select() 等））来编写事件循环。