C++ 多线程std::thread 详解

Posted 2020-12-06 long5683

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• 一、头文件
• 二、std::thread 构造函数
• 三、其他成员函数
• 四、传递临时参数作为线程对象的注意事项
  • 4.1 解决办法：
  • 4.2 原因分析
  • 4.3 总结
• 五、传递类对象、智能指针作为线程参数
  • 5.1 修改子线程中的对象，不会影响主线程中的对象
  • 5.2 传递智能指针
• 参考链接：

一、头文件

std::thread 在 头文件中声明，因此使用 std::thread 时需要包含 头文件。

二、std::thread 构造函数

(1). 默认构造函数，创建一个空的 thread 执行对象。
(2). 初始化构造函数，创建一个 thread对象，该 thread对象可被 joinable，新产生的线程会调用 fn 函数，该函数的参数由 args 给出。
(3). 拷贝构造函数(被禁用)，意味着 thread 不可被拷贝构造。
(4). move 构造函数，move 构造函数，调用成功之后 x 不代表任何 thread 执行对象。

注意：可被 joinable 的 thread 对象必须在他们销毁之前被主线程 join 或者将其设置为 detached.

std::thread 各种构造函数例子如下（参考）：

#include <iostream>
#include <utility>
#include <thread>
#include <chrono>
 
void f1(int n)
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Thread 1 executing
";
        ++n;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
    }
}
 
void f2(int& n)
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << "Thread 2 executing
";
        ++n;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
    }
}
 
class foo
{
public:
    void bar()
    {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            std::cout << "Thread 3 executing
";
            ++n;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
        }
    }
    int n = 0;
};
 
class baz
{
public:
    void operator()()
    {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            std::cout << "Thread 4 executing
";
            ++n;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(10));
        }
    }
    int n = 0;
};
 
int main()
{
    int n = 0;
    foo f;
    baz b;
    std::thread t1; // t1 is not a thread
    std::thread t2(f1, n + 1); // pass by value
    std::thread t3(f2, std::ref(n)); // pass by reference
    std::thread t4(std::move(t3)); // t4 is now running f2(). t3 is no longer a thread
    std::thread t5(&foo::bar, &f); // t5 runs foo::bar() on object f
    std::thread t6(b); // t6 runs baz::operator() on object b
    t2.join();
    t4.join();
    t5.join();
    t6.join();
    std::cout << "Final value of n is " << n << ‘
‘;
    std::cout << "Final value of foo::n is " << f.n << ‘
‘;
}

三、其他成员函数

指向当前线程std::this_thread
例如std::this_thread::get_id()

get_id	获取线程 ID。
joinable	检查线程是否可被 join。
join	Join 线程。
detach	Detach 线程
swap	Swap 线程 。
native_handle	返回 native handle。
hardware_concurrency [static]	检测硬件并发特性

四、传递临时参数作为线程对象的注意事项

注意：以下问题主要都是在detach情况下发生，join下不会发生。

			   线程（函数）的传入参数，引用&会失效，指针*还是会传递地址。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <string>
using namespace std;

void myprint(const int &i, char *pmybuf){
    //i并不是mavar的引用，实际是值传递
    //推荐改为const int i
    cout<<i<<endl;
    //指针在detach子线程时，还是指向原来的地址。但是此时地址已经被主线程释放会报错
    cout<< pmybuf <<endl;
}

int main(){

    int mvar=1;
    int &mvary=mvar;
    char mybuf[]="this is a test";
    thread my_thread(myprint, mvar, mybuf);//第一个参数是函数名，后两个参数是函数的参数
//    my_thread.join();//等待子线程执行结束
    my_thread.detach();
    cout<<"I love China"<<endl;
    return 0;
}

4.1 解决办法：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <string>
using namespace std;

void myprint(const int i, const string &pmybuf){
    //i并不是mavar的引用，实际是值传递
    //推荐改为const int i
    cout<<i<<endl;
    //指针在detach子线程时，还是指向原来的地址。但是此时地址已经被主线程释放会报错
    cout<< pmybuf <<endl;
}

int main(){

    int mvar=1;
    int &mvary=mvar;
    char mybuf[]="this is a test";
    //如果是隐式转换，会有可能主线程执行完还没进行转换
//    thread my_thread(myprint, mvar, mybuf);//第一个参数是函数名，后两个参数是函数的参数
    // 因此需要显式的转换,构造临时对象
    thread my_thread(myprint, mvar, string(mybuf));//第一个参数是函数名，后两个参数是函数的参数

//    my_thread.join();//等待子线程执行结束
    my_thread.detach();
    cout<<"I love China"<<endl;
    while(1);
    return 0;
}

4.2 原因分析

#include <iostream>
#include <thread>
#include <string>
using namespace std;

class A{
public:
    int m_i;
    A(int a):m_i(a){cout<<"构造函数执行"<<endl;}
    A(const A &a):m_i(a.m_i){cout<<"拷贝构造函数执行"<<endl;}
    ~A(){cout<<"析构函数调用"<<endl;}
};

void myprint(const int i, const A &pmybuf){

    cout<< &pmybuf <<endl;
}

int main(){

    int mvar=1;
    int mysec=12;
    // 如果是隐式转换，转换过程在子线程中执行，会有可能主线程执行完还没进行转换
    // 因此需要显式的转换,构造临时对象
    // 在线程声明时立刻执行构造
//    thread my_thread(myprint, mvar, mysec);//第一个参数是函数名，后两个参数是函数的参数
    thread my_thread(myprint, mvar, A(mysec));//第一个参数是函数名，后两个参数是函数的参数

//    my_thread.join();//等待子线程执行结束
    my_thread.detach();
    cout<<"I love China"<<endl;

    return 0;
}

4.3 总结

1、线程（函数）的传入参数，引用&会失效，指针*还是会传递地址。因为主线程如果销毁了变量内存，子线程的运行就会出错，因此尽量不要在detach()的线程中用传递主线程中的指针
2、为了防止主线程先结束，detach()的线程还没构造，调用构造的时候要显示的调用类的拷贝构造,即为了防止主线程先结束，只有复制一份内存才行
3、想要传递真正的引用需要使用std::ref(param_nanm)

thread thread_obj(func，std::ref(num))

五、传递类对象、智能指针作为线程参数

5.1 修改子线程中的对象，不会影响主线程中的对象

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

class A {
public:
    mutable int m_i; //mutable关键字，任何情况下都可以修改变量。即使实在const中也可以被修改
    A(int i) :m_i(i) {}
};

void myPrint(const A& pmybuf)
{
    pmybuf.m_i = 199;

}

int main()
{
    A myObj(10);
    //myPrint(const A& pmybuf)中引用不能去掉，如果去掉会多创建一个对象
    //const也不能去掉，去掉会出错
    //即使是传递的const引用，但在子线程中还是会调用拷贝构造函数构造一个新的对象，
    //所以在子线程中修改m_i的值不会影响到主线程
    //如果希望子线程中修改m_i的值影响到主线程，可以用thread myThread(myPrint, std::def(myObj));
    //这样const就是真的引用了，myPrint定义中的const就可以去掉了，类A定义中的mutable也可以去掉了
    //此时拷贝构造也只执行一次了
    thread myThread(myPrint, myObj);
    myThread.join();
    //myThread.detach();

    cout << "Hello World!" << endl;
}

5.2 传递智能指针

#include <iostream>
#include <thread>
#include <memory>
using namespace std;

void myPrint(unique_ptr<int> ptn)
{
	cout << "thread = " << std::this_thread::get_id() << endl;
}

int main()
{
	unique_ptr<int> up(new int(10));
	//独占式指针只能通过std::move()才可以传递给另一个指针
	//传递后up就指向空，新的ptn指向原来的内存
	//所以这时就不能用detach了，因为如果主线程先执行完，ptn指向的对象就被释放了
	thread myThread(myPrint, std::move(up));
	myThread.join();
	//myThread.detach();

	return 0;
}

参考链接：

https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/thread/thread