C++11线程使用

Posted 2021-08-31 Jason_Lee155

线程概念

C++11引入了thread类，大大降低了多线程使用的复杂度，原先使用多线程只能用系统的API，无法解决跨平台问题，一套代码平台移植，对应多线程代码也必须要修改。现在在C++11中只需使用语言层面的thread可以解决这个问题。
所需头文件：

#include <thread>

构造函数

1.默认构造函数

thread() noexcept//不会产生异常

一个空的std::thread执行对象

2.初始化构造函数

template<class Fn, class... Args>
explicit thread(Fn&& fn, Args&&... args);

创建std::thread执行对象，线程调用threadFun函数，函数参数为args。

void threadFun(int a)
{
    cout << "this is thread fun !" << endl;
}
thread t1(threadFun, 2);

3.拷贝构造函数

thread(const thread&) = delete;

拷贝构造函数被禁用，std::thread对象不可拷贝构造。

void threadFun(int& a)
{
    cout << "this is thread fun !" << endl;
}
int value = 2;
thread t1(threadFun, std::ref(value));

4.Move构造函数

thread(thread&& x)noexcept

调用成功原来x不再是std::thread对象

void threadFun(int& a)
{
    cout << "this is thread fun !" << endl;
}
int value = 2;
thread t1(threadFun, std::ref(value));
thread t2(std::move(t1));
t2.join();

成员函数

get_id()
获取线程ID，返回类型std::thread::id对象。

thread t1(threadFun);
thread::id threadId = t1.get_id();
cout << "线程ID：" << threadId << endl;
//threadId转换成整形值，所需头文件<sstream>
ostringstream   oss;
oss << t1.get_id();
string strId = oss.str();
unsigned long long tid = stoull(strId);
cout << "线程ID：" << tid << endl;

join()
创建线程执行线程函数，调用该函数会阻塞当前线程，直到线程执行完join才返回。

thread t1(threadFun);
t1.join()  //阻塞等待

detach()
detach调用之后，目标线程就成为了守护线程，驻留后台运行，与之关联的std::thread对象失去对目标线程的关联，无法再通过std::thread对象取得该线程的控制权。

swap()
交换两个线程对象

thread t1(threadFun1);
thread t2(threadFun2);
cout << "线程1的ID：" << t1.get_id() << endl;
cout << "线程2的ID：" << t2.get_id() << endl;
t1.swap(t2);
cout << "线程1的ID：" << t1.get_id() << endl;
cout << "线程2的ID：" << t2.get_id() << endl;

hardware_concurrency()
获得逻辑处理器储量,返回值为int型

int coreNum = thread::hardware_concurrency();

使用

1.创建线程

void threadFun1()
{
    cout << "this is thread fun1 !" << endl;
}

int main()
{
    thread t1(threadFun1);
    t1.join();

    getchar();
    return 1;
}

2.创建线程，传参

void threadFun1(int v)
{
    cout << "this is thread fun1 !" << endl;
    cout << v << endl;
}

int main()
{
    int value = 6;
    thread t1(threadFun1, value);
    t1.join();

    getchar();
    return 1;
}

需要注意，变量int value 和int v 做变量传递时并不是引用，而是对变量做了拷贝，所以在传递给int v前，int value不能出作用域(释放了内存)，join()，可以保证int value变量释放内存，如果使用detach()，可能存在这种情况。

3.创建线程，引用传参

void threadFun1(int& v)
{
    cout << "this is thread fun1 !" << endl;
    cout << v << endl;
}

int main()
{
    int value = 6;
    thread t1(threadFun1, std::ref(value));
    t1.join();

    getchar();
    return 1;
}
//std::ref和std::cref
//解释
//std::ref 用于包装按引用传递的值。
//std::cref 用于包装按const引用传递的值。

4.创建建线程，线程函数为类成员函数

class Object
{
public:
    Object()
    {
        cout << "构造函数" << endl;
    }

    ~Object()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }

    void fun(string info)
    {
        cout << info << endl;
    }
};

int main()
{
    Object obj;
    string str = "我是一个类的成员函数！";
    thread t1(&Object::fun, &obj, str);
    t1.join();

    getchar();
    return 1;
}

线程创建详解

用一个初始函数创建一个线程

直接看代码：注意c++在运行一个可执行程序的时候（创建了一个进程），会自动的创建一个主线程，这个主线程和进程同生共死，主线程结束，进程也就结束了。

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include<thread>
void print1()
{
    cout << "print1_1线程执行" << endl;
    cout << "print1_2线程执行" << endl;
    cout << "print1_3线程执行" << endl;
}
using namespace std;
int main()
{
    thread mythread1(print1);
    mythread1.join();
    //mythread1.detach();
    cout << "主线程执行" << endl;
    return 0;
}

thread mythread1(print1)创建一个线程mythread1,print1()是该线程的初始函数（执行函数）。

mythread1.join();阻塞主线程，等待mythread1这个线程执行完毕在继续执行，推荐这种做法。
mythread1.detach();分离，使主线程和线程mythread1分离，主线程可以先执行结束，如果主线程执行完了，子线程会在c++后台运行，一旦使用detach()，与这个子线程关联的对象会失去对这个主线程的关联，此时这个子线程会驻留在c++后台运行，当主线程执行完毕结束，子线程会移交给c++运行时库管理，这个运行时库会清理与这个线程相关的资源（守护线程），detach()会是子线程失去进程的控制，所以建议不要使用detach()，建议使用jion()。

return 0;表示主线程执行完毕，表明进程即将退出。

用类对象创建一个线程

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include<thread>
class T
{
public:
    /*情况一：
    int &it;//一个进程中的所有线程共享同一块内存（内存共享），在线程中使用引用其实是不安全的
    T(int &m_it) :it(m_it)
    {
        cout << "构造函数被执行" << endl;
    }
    */
    //不能用引用，应该像下面这样用
    int it;
    T(int m_it) :it(m_it)
    {
        cout << "构造函数被执行" << endl;
    }
    T(const T &t) :it(t.it) {
        cout << "拷贝构造函数被执行" << endl;
    }
    ~T()
    {
        cout << "析构函数被执行" << endl;
    }
    void operator()()
    {
        cout << "it值：" << it << endl;
    }
};

int main()
{
    int itm = 8;
    T t(itm);//调用了构造函数
    thread mythread2(t);
    mythread2.join();
    //mythread2.detach();
    cout << "主线程执行" << endl;
    return 0;
}

thread mythread2(t);调用了拷贝构造函数

mythread2.detach();情况一的时候，这里绝对不能用detach()，因为类成员变量是一个引用，这里的itm等主线程执行完毕之后内存会回收，所以子线程打印的变量无效，这是一个重大的bug。一定要注意，最安全的做法就是直接使用值传递，生成一个副本，这样使用detach()就不会有错。

这里还有一个疑问？为什么使用detach()，主线程执行结束之后，用t这个局部对象没有问题，t按理说会被系统回收之后就有问题了呀？
答：虽然t这个对象不在了（肯定会被回收），但是创建子线程的时候，这个对象t是被拷贝到子线程中去了的，所以用detach()而且主线程执行完毕后，子线程还是会继续执行，这是没有问题的.t被销毁，但是被复制到线程中去的对象依然存在。

用lambda表达式创建一个线程

#include <iostream>
#include<thread>
using namespace std;
int main()
{
    //用lambda表达式创建一个线程
    auto mylamthread = [] {//这是一个lambda表达式
        cout << "我的线程开始执行了" << endl;
        //......
        cout << "我的线程执行结束了" << endl;
    };
    thread mythread3(mylamthread);
    mythread3.join();
    cout << "主线程执行结束" << endl;
    return 0;//表示主线程执行结束，表明进程结束
}

认识一个函数

joinable(),这个函数用来判断是否还可以使用join()和detach(),如果已经使用了join()或者detach()，则不能再使用detach()或者join()函数了，会返回一个布尔true,反之，返回一个false.