在 C++11 中通过引用 std::thread 传递对象

Posted 2023-02-25

【中文标题】在 C++11 中通过引用 std::thread 传递对象

【英文标题】：Passing object by reference to std::thread in C++11

【发布时间】：2016-03-08 18:54:29

【问题描述】：

为什么在创建std::thread 时不能通过引用传递对象？

例如，以下代码段给出了编译错误：

#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std;

static void SimpleThread(int& a)  // compile error
//static void SimpleThread(int a)     // OK

    cout << __PRETTY_FUNCTION__ << ":" << a << endl;


int main()

    int a = 6;

    auto thread1 = std::thread(SimpleThread, a);

    thread1.join();
    return 0;

错误：

In file included from /usr/include/c++/4.8/thread:39:0,
                 from ./std_thread_refs.cpp:5:
/usr/include/c++/4.8/functional: In instantiation of ‘struct std::_Bind_simple<void (*(int))(int&)>’:
/usr/include/c++/4.8/thread:137:47:   required from ‘std::thread::thread(_Callable&&, _Args&& ...) [with _Callable = void (&)(int&); _Args = int&]’
./std_thread_refs.cpp:19:47:   required from here
/usr/include/c++/4.8/functional:1697:61: error: no type named ‘type’ in ‘class std::result_of<void (*(int))(int&)>’
       typedef typename result_of<_Callable(_Args...)>::type result_type;
                                                             ^
/usr/include/c++/4.8/functional:1727:9: error: no type named ‘type’ in ‘class std::result_of<void (*(int))(int&)>’
         _M_invoke(_Index_tuple<_Indices...>)
         ^

我已经改为传递指针，但有更好的解决方法吗？

【参考方案1】：

std::threadcopy(/move) 它的参数，你甚至可以看到注释：

线程函数的参数按值移动或复制。如果需要将引用参数传递给线程函数，则必须对其进行包装（例如，使用 std::ref 或 std::cref）。

所以，您可以使用std::reference_wrapper 到std::ref/std::cref：

auto thread1 = std::thread(SimpleThread, std::ref(a));

或使用 lambda：

auto thread1 = std::thread([&a]()  SimpleThread(a); );

【参考方案2】：

如果你的对象是基于栈的分配的，不要通过引用，通过指针传递到在线程API调用中创建的新对象强>。此类对象将与线程一样长，但应在线程终止之前显式删除。

示例：

void main()
...
std::string nodeName = "name_assigned_to_thread";
std::thread nodeThHandle = std::thread(threadNODE, new std::string(nodeName));
...


void threadNODE(std::string *nodeName)
/* use nodeName everywhere but don't forget to delete it before the end */
delete nodeName;

【参考方案3】：

基于this comment，此答案详细说明了参数未通过引用传递给线程函数默认的原因。

考虑以下函数SimpleThread()：

void SimpleThread(int& i) 
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds1);
    i = 0;

现在，想象一下如果以下代码编译（它确实不编译）会发生什么：

int main()

    
        int a;
        std::thread th(SimpleThread, a);
        th.detach();
    
    // "a" is out of scope
    // at this point the thread may be still running
    // ...

参数a 将通过引用SimpleThread() 传递。在变量a 已经超出范围并且其生命周期结束后，线程可能仍在函数SimpleThread() 中休眠。如果是这样，SimpleThread() 中的i 实际上将是一个悬空引用，而分配i = 0 将导致未定义的行为。

通过使用类模板std::reference_wrapper（使用函数模板std::ref 和std::cref）包装引用参数，您可以明确表达您的意图。

【讨论】：

我认为这是why arguments are not passed by reference 的某种错误论点，因为即使在这种情况下使用std::ref(a) 也会导致未定义的行为，不是吗？

@ampawd 是的，使用std::ref(a) 仍然会导致未定义的行为。但是，显式输入 std::ref(a) 会警告您不要通过引用传递 a，而仅输入 a 则不会。

必须写std::ref(a)（而不仅仅是a）来通过引用传递a可以防止你意外地认为a是通过值传递的。

【参考方案4】：

用reference_wrapper by using std::ref显式初始化线程：

auto thread1 = std::thread(SimpleThread, std::ref(a));

（或std::cref，而不是std::ref，视情况而定）。根据cppreference on std:thread 的注释：

线程函数的参数按值移动或复制。如果需要将引用参数传递给线程函数，则必须对其进行包装（例如，使用 std::ref 或 std::cref）。

【讨论】：

捕获，明智地，默认为按值捕获，否则如果参数在线程读取它之前就消失了，事情会严重失败。您需要明确要求这种行为，以便表明您正在承担确保引用目标仍然有效的责任。

太棒了！我希望有一种方法可以明确地传递参考。 C++11 再次救援 :)