C++ std::thread线程详解
1. thread是什么
多线程是一种功能，它允许并发执行程序的两个或多个部分，以最大限度地利用 CPU。这种程序的每个部分都称为线程。因此，线程是进程中的轻量级进程。多线程支持是在 C++11 中引入的。在 C++11 之前，我们必须使用 POSIX 线程或库。虽然这个库完成了这项工作，但缺乏任何标准语言提供的功能集导致了严重的可移植性问题。C++ 11 取消了所有这些，并给了我们 std::thread。线程类和相关函数在头文件<thread>中定义。
类thread表示单个执行线程。线程在构建关联的线程对象时立即开始执行。其定义用于观察和管理应用程序中的执行线程的对象。
2. 创建一个thread
std::thread 是 C++ 中表示单个线程的线程类。要启动线程，我们只需要创建一个新的线程对象，并将要调用的执行代码（即可调用对象）传递到对象的构造函数中。
//当程序到达此行时，将在后台启动任务以运行aFunction
//t:线程对象
//aFunction: 任务或线程执行
std::thread t(aFunction);
创建对象后，将启动一个新线程，该线程将执行 aFunction 中指定的代码。可调用对象可以是以下五个项中的任何一个：
- 函数指针
- Lambda 表达式
- 函数对象
- 非静态成员函数
- 静态成员函数
定义可调用对象后，我们将其传递给构造函数。我们看以下例子：
/*****************1.使用函数指针启动线程********************/
//函数指针可以是可调用对象，传递给 std::thread 构造函数以初始化线程。
void foo(param)
{
...
}
// The parameters to the function are put after the comma
std::thread thread_obj(foo, params);
/********************************************************/
/***************2.使用 Lambda 表达式启动线程****************/
//定义一个lambda表达式
auto f = [](params)
{
...
};
//使用 lambda 表达式作为可调用对象来启动
std::thread thread_object(f, params);
/********************************************************/
/******************3.使用函数对象启动线程*******************/
// 定义一个函数对象
class fn_object_class {
// 重载operator()
void operator()(params)
{
...
}
}
std::thread thread_object(fn_object_class(), params);
/********************************************************/
/***************4.使用非静态成员函数启动线程****************/
// 定义一个类
class Base {
public:
// 非静态成员函数
void foo(param) { ... }
}
//创建Base类对象b
Base b;
// 第一个参数是类非静态成员函数的引用
// 第二个参数类对象的引用
// 第三个参数是非静态成员函数的参数
std::thread thread_obj(&Base::foo, &b, params);
/********************************************************/
/***************5.使用静态成员函数启动线程****************/
// 定义一个类
class Base {
public:
//静态成员数
static void foo(param) { ... }
}
//创建Base类对象b
Base b;
// 其一个参数是类静态成员函数的引用
// 第二个参数是该函数的参数
std::thread thread_obj(&Base::foo, params);
/********************************************************/
注：我们总是将可调用对象的参数作为参数单独传递给线程构造函数。
3. 等待线程执行完毕
线程启动后，我们可能需要等待线程完成，然后才能采取一些操作。要等待线程，请使用 std::thread::join() 函数。此函数使当前线程等待，直到*this标识的线程完成执行。
int main()
{
//开始一个线程t1
std::thread t1(callable);
//等待线程t1执行完成
t1.join();
//t1完成后再继续执行其他语句
...
}
有时我们需要知道线程对象是否可连接，即它与活动任务相关联。我们可以通过函数对其进行 joinable() 评估：
if (t.joinable())
t.join();
其主要是检查 std::thread 对象是否标识活跃的执行线程。具体而言，若 get_id() != std::thread::id() 则返回true。故默认构造的 thread 不可结合。
注：
std::thread::get_id返回线程的 id，即返回标识与 *this 关联的线程的std::thread::id。
如果线程是 joinable ，并不意味着它已完成。它可能仍在运行。因此，如果我们调用 join() 一个 joinable 任务，它只有在它已经完成时才加入，否则，程序会等待它完成，然后加入。
4. 线程任务的移动和交换
没有两个 std::thread 对象会表示同一执行线程，因为 std::thread 是可移动构造且可移动赋值，但不是可复制构造或可复制赋值的。例如：
auto task(){/* 某些计算过程 */}
std::thread t1(task);
std::thread t2 = t1; //错误: 线程不可以复制
std::thread t3{t1}; // 错误: 线程不可以拷贝构造
//一次只有一个线程对象负责一个任务。但是，与线程对象关联的任务是可移动的：
std::thread t4 = std::move(t1); //正确: t4现在运行task，t1变成一个空对象
std::thread::swap成员函数可以交换两个 thread 对象，其实就是交换二个 thread 对象的底层柄。其函数原型如下：
void swap( std::thread& other ) noexcept; //C++11 起
除了可以使用成员函数外，也可以使用非成员数std::swap(std::thread) 来完成两个线程对象的交换。
void foo(){ ... }
void bar(){ ... }
std::thread t1(foo);
std::thread t2(bar);
//交换t1和t2
std::swap(t1, t2); //等效于t1.swap(t2);
5. 线程对象与任务分离
线程对象可以与其任务分离。这对于需要在后台运行的任务非常有用，我们不需要在运行时停止它。
std::thread::detach容许线程从线程句柄独立开来执行，其从 thread 对象分离执行线程，允许执行独立地持续。一旦该线程退出，则释放任何分配的资源。调用 detach 后*this不再占有任何线程。
示例：
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
void independentThread()
{
std::cout << "Starting concurrent thread.\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
std::cout << "Exiting concurrent thread.\n";
}
void threadCaller()
{
std::cout << "Starting thread caller.\n";
std::thread t(independentThread);
t.detach();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
std::cout << "Exiting thread caller.\n";
}
int main()
{
threadCaller();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
}
可能的输出：
Starting thread caller.
Starting concurrent thread.
Exiting thread caller.
Exiting concurrent thread.
腾讯云开发者
