[原]C++新标准之std::thread

mac2025-01-11  14

  总结  C++11  thread 

概览std::thread 类定义各个成员函数的简单介绍例子更多参考资料

概览

从C++11开始提供了线程的支持,终于可以方便的编写跨平台的线程代码了。除了std::thread类,还提供了许多其它便利同步的机制,本篇总结是C++11学习笔记系列的首篇总结。

std::thread

std::thread定义在<thread>中,提供了方便的创建线程的功能。

类定义

class thread 
{ 
public
thread() noexcept
thread( thread&& other ) noexcept
template< class Function, class... Args > 
explicit thread( Function&& f, Args&&... args ); 
thread(const thread&) = delete
~thread(); 
thread& operator=( thread&& other ) noexcept
bool joinable() const noexcept
std::thread::id get_id() const noexcept
native_handle_type native_handle()
void join()
void detach()
void swap( thread& other ) noexcept
static unsigned int hardware_concurrency() noexcept
}; 

从定义中我们可以得知:

std::thread不支持拷贝语义。std::thread支持移动语义。

各个成员函数的简单介绍

join() 可以用来等待线程结束,只能调用一次。joinable()是否与某个有效的线程关联。detach() 与当前线程分离。swap() 与另外一个std::thread交换。get_id()获取id。native_handle() 返回平台相关的数据,windows下是HANDLE。hardware_concurrency() 返回可并行运行的线程数量,只能作为一个参考。

例子

因为thread类比较简单,我们通过几个例子来学习。

支持移动语义,但不支持拷贝语义 #include <thread> 
void some_function() {} 
void some_other_function() {} 
int main() 

std::thread t1(some_function); // 构造一个thread对象t1 
std::thread t2 = std::move(t1); // 把t1 move给另外一个thread对象t2,t1不再管理之前的线程了。 
// 这句不需要std::move(),从临时变量进行移动是自动和隐式的。调用的是operator=(std::thread&&) 
t1 = std::thread(some_other_function); 
std::thread t3; 
t3 = std::move(t2); // 把t2 move给t3 
// 把t3 move给t1,非法。因为`t1`已经有了一个相关的线程,会调用`std::terminate()`来终止程序。 
t1 = std::move(t3); 

通过调用join()成员函数来等待线程结束 #include <iostream> 
#include <thread> 
#include <chrono> 
 
void foo()  

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); 

 
int main() 

std::cout << "starting first helper...\n"
std::thread helper1(foo)
helper1.join(); 

传递参数给线程函数 void f(int i, std::string const& s)
std::thread t(f, 3 "hello")

注意:参数会以默认的方式被复制到内部存储空间,直到使用的时候才会转成对应的类型。

下面的例子有问题吗?有什么问题?

void f(int i, std::string const& s)
void oops(int some_param) 

char buffer[1024]; 
sprintf(buffer, "%i", some_param); 
std::thread t(f, 3, buffer)
t.detach(); 

局部变量buffer的指针会被传递给新线程,如果oops()在buffer被转换成string之前退出,那么会导致未定义的行为。解决之道是在构造std::thread的时候传递string变量。std::thread t(f, 3, std::string(buffer));

可以使用std::ref()来显示表明要传递引用,就像std::bind()那样。

std::thread t(update_data_for_widget, w, std::ref(data))
使用类的成员函数作为线程参数 #include <thread> 
#include <string> 
class CRunner 
{ 
public
void run0(){} 
void run1(int a) {} 
void run2(int a, int b) const {} 
int run3(int a, char b, const std::string& c) {return 0;} 
int run4(int& a, double b, float c, char d) { ++a; return 0; } 
static void run_static(int a) {} 
}; 
 
int main() 

CRunner runner; 
int a = 0
// 使用std::mem_fun,需要传指针 
std::thread t0(std::mem_fun(&CRunner::run0), &runner)
// 使用std::mem_fun_ref,可以传引用或副本 
std::thread t1(std::mem_fun_ref(&CRunner::run1), std::ref(runner), 1)
// std::thread t1(std::mem_fun_ref(&CRunner::run1), runner, 1); 
 
// 使用std::mem_fn,std::mem_fn支持多于一个参数的函数,std::mem_fun不支持。 
std::thread t2(std::mem_fn(&CRunner::run2), std::ref(runner), 1, 2)
// 使用std::bind + std::mem_fn 
std::thread t3(std::bind(std::mem_fn(&CRunner::run3), &runner, 1, 2, "data"));  
// 使用std::mem_fn,注意std::ref的用法,如果不用std::ref行不行? 
std::thread t4(std::mem_fn(&CRunner::run4), &runner, std::ref(a), 2.2, 3.3f, 'd');  
// 使用类的静态函数 
std::thread t5(&CRunner::run_static, 1)
 
t0.join(); 
t1.join(); 
t2.join(); 
t3.join(); 
t4.join(); 
t5.join(); 

注:

std::mem_fun需要与类指针配合,std::mem_fun_ref可以和类引用或类副本配合。std::mem_fun或std::mem_fun_ref只支持最多一个参数的可调用对象(函数,仿函数等),在新标准中已经废弃不用了。std::mem_fn是std::mem_fun的增强版,不需要区分传递指针或者传递引用。而且可以支持传递多个参数。std::thread只需要一个可以调用的对象(函数,仿函数等),所以我们也可以通过std::bind()的返回值来作为std::thread的参数。

更多

虽然在之前的例子中的函数有返回值,但是我们却不能获得,想获得返回值我们需要使用std::future,关于std::future的总结,后续会慢慢补充,敬请期待。

参考资料

《C++并发编程实战》cppreference
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