1、線程的基本管控

包含頭文件<thread>后，通過構(gòu)建std::thread對象啟動線程，任何可調(diào)用類型都適用于std::thread。

void do_some_work();

struct BackgroundTask
{
    void operator()() const;
};

//空的thread對象，不接管任何線程函數(shù)
std::thread t1;

//傳入普通函數(shù)
std::thread t2(do_some_work);

//傳入lambda函數(shù)
std::thread t3([]() { /*do something*/ });

//傳入可調(diào)用對象
BackgroundTask task;
std::thread t4(task);
//不能使用std::thread t4(BackgroundTask())，雖然本意是傳入臨時變量，但這會被編譯器解釋成函數(shù)聲明。多用一對圓括號或者使用列表初始化可以解決這個問題。
std::thread t5((BackgroundTask()));
std::thread t6{BackgroundTask()};

啟動線程后，需要明確是等待它結(jié)束、還是任由它獨自運行：

• 調(diào)用成員函數(shù)join()會先等待線程結(jié)束，然后隸屬于該線程的任何存儲空間都會被清除，std::thread對象不再關(guān)聯(lián)到已結(jié)束的線程。
• 調(diào)用成員函數(shù)detach()會分離線程使其在后臺運行，此后無法獲得與它關(guān)聯(lián)的std::thread對象。分離線程的歸屬權(quán)和控制權(quán)都轉(zhuǎn)移給了C++運行時庫，線程退出時與之關(guān)聯(lián)的資源會被正確回收。

調(diào)用了join()或是detach()之后，其joinable()方法將返回false，所以也就不能再調(diào)用join()。不能對空的std::thread對象調(diào)用join()或是detach()。如果線程啟動后既不調(diào)用join()也不調(diào)用detach()，那么當(dāng)std::thread對象銷毀時，其析構(gòu)函數(shù)將調(diào)用std::terminate()終止整個程序。

2、向線程函數(shù)傳遞參數(shù)

若需向線程上的函數(shù)傳遞參數(shù)，直接向std::thread的構(gòu)造函數(shù)添加更多參數(shù)即可。線程具有內(nèi)部存儲空間，參數(shù)會按照默認(rèn)方式先復(fù)制到該處，然后這些副本被當(dāng)作臨時變量，以右值形式傳遞給線程上的函數(shù)。即使函數(shù)的相關(guān)參數(shù)按設(shè)想應(yīng)該是引用，上述過程依然會發(fā)生。

void f(int i, const std::string& s);
std::thread t(f, 3, "hello");

上述代碼在新線程上調(diào)用f(3, "hello")，盡管f()的第二個參數(shù)是std::string類型，但字符串內(nèi)容仍然以指針const char*的形式傳入，直到進(jìn)入新線程的上下文環(huán)境后才轉(zhuǎn)換為std::string類型。所以如果參數(shù)是指針，需要特別注意其生命周期，否則可能導(dǎo)致嚴(yán)重問題，例如：

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

void oops(int param)
{
    char buffer[1024];
    sprintf(buffer, "%d", param);
    std::thread t(f, 3, buffer);
    t.detach();
}

buffer是指向局部數(shù)組的指針，我們原本設(shè)想buffer會在新線程內(nèi)轉(zhuǎn)換成std::string對象，但在此完成之前，oops()函數(shù)很有可能已經(jīng)退出，導(dǎo)致局部數(shù)組被銷毀從而引發(fā)未定義的行為。這一問題的根源在于：std::thread的構(gòu)造函數(shù)原樣復(fù)制所提供的值，并未立即將其轉(zhuǎn)換成預(yù)期的參數(shù)類型，等到轉(zhuǎn)換發(fā)生時，指針可能已經(jīng)失效。所以解決方法就是，在buffer傳入std::thread的構(gòu)造函數(shù)之前，就先把它轉(zhuǎn)換成std::string對象：

std::thread t(f, 3, std::string(buffer));

除了指針外，傳遞引用也需要小心。例如我們想要的是非const引用：

void update_widget_data(WidgetData& data);

void oops()
{
    WidgetData data;
    std::thread t(update_widget_data, data);
    t.join();
}

根據(jù)update_widget_data函數(shù)的聲明，參數(shù)需要以引用的方式傳入，但std::thread的構(gòu)造函數(shù)對此卻毫不知情，它忽略了函數(shù)所期望的參數(shù)類型，直接復(fù)制了我們提供的值。然而，線程庫的內(nèi)部代碼會把參數(shù)的副本（std::thread構(gòu)造時由對象data復(fù)制得出，位于新線程的內(nèi)部存儲空間）以右值的形式傳遞給update_widget_data函數(shù)，所以這段代碼會編譯失敗，因為不能向非const引用傳遞右值。解決方法就是使用std::ref()函數(shù)加以包裝，這樣傳遞給update_widget_data函數(shù)的就是指向data的引用，代碼就能編譯成功：

std::thread t(update_widget_data, std::ref(data));

要將某個類的成員函數(shù)設(shè)為線程函數(shù)，我們需要給出合適的對象指針作為第一個參數(shù)，成員函數(shù)的參數(shù)放在其后的位置。

class X
{
public:
    void do_lengthy_work();
}

X my_x;
std:thread t(&X::do_lengthy_work, &my_x);

對于只能移動、不能復(fù)制的對象，傳遞參數(shù)時需要使用std::move()來轉(zhuǎn)移歸屬權(quán)。在下面的例子中，BigObject對象的歸屬權(quán)會發(fā)生轉(zhuǎn)移，先進(jìn)入新創(chuàng)建的線程的內(nèi)部存儲空間，再轉(zhuǎn)移給process_big_object()函數(shù)。

void process_big_object(std::unique_ptr<BigObject>);

std::unique_ptr<BigObject> p(new BigObject);
std::thread t(process_big_object, std::move(p));

3、移交線程歸屬權(quán)

std::thread不能復(fù)制，但支持移動語義。對于一個具體的執(zhí)行線程，其歸屬權(quán)可以在多個std::thread實例之間轉(zhuǎn)移。

void some_function();

void some_other_function();

std::thread t1(some_function);
std::thread t2 = std::move(t1); //將線程的歸屬權(quán)顯式地轉(zhuǎn)移給t2
t1 = std::thread(some_other_function); //線程原本與std::thread臨時對象關(guān)聯(lián)，其歸屬權(quán)隨即轉(zhuǎn)移給t1
std::thread t3; //按默認(rèn)方式構(gòu)造，未關(guān)聯(lián)任何線程
t3 = std::move(t2); //t2原本關(guān)聯(lián)的線程的歸屬權(quán)轉(zhuǎn)移給t3
//經(jīng)過上面這些轉(zhuǎn)移，t1與運行some_other_function的線程關(guān)聯(lián)，t2沒有關(guān)聯(lián)線程，t3與運行some_function的線程關(guān)聯(lián)

t1 = std::move(t3); //在這次轉(zhuǎn)移之時，t1已經(jīng)關(guān)聯(lián)運行some_other_function的線程，因此std::thread的析構(gòu)函數(shù)中會調(diào)用std::terminate()，終止整個程序。所以只要std::thread對象還在管控著一個線程，就不能簡單地向它賦新值。

因為std::thread支持移動語義，所以只要容器同樣知悉移動意圖，就可以裝載std::thread對象。因此我們可以寫出下列代碼，生成多個線程，然后等待它們運行完成。

void do_work(unsigned id);

void foo()
{
    std::vector<std::thread> threads;
    for (unsigned i = 0; i < 20; ++i)
    {
        threads.push_back(std::thread(do_work, i));
    }
    for (auto& entry : threads)
    {
        entry.join();
    }
}

4、識別線程

使用C++標(biāo)準(zhǔn)庫的std::thread::hardware_concurrency()函數(shù)可以獲取系統(tǒng)中邏輯處理器的數(shù)量。如果信息無法獲取，該函數(shù)可能返回0。

線程ID的類型是std::thread::id，它有兩種獲取方法：

• 在與線程關(guān)聯(lián)的std::thread對象上調(diào)用成員函數(shù)get_id()，即可得到該線程的ID。如果std::thread對象沒有關(guān)聯(lián)任何執(zhí)行線程，則調(diào)用get_id()返回的是按默認(rèn)構(gòu)造方式生成的std::thread::id對象，表示“線程不存在”。
• 當(dāng)前線程的ID可以通過調(diào)用std::this_thread::get_id()獲取。

std::thread::id對象可以支持很多種操作：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-689474.html

• 可隨意進(jìn)行復(fù)制操作或比較運算。
• 可用作關(guān)聯(lián)容器（std::set、std::map、std::multiset、std::multimap）的鍵值，無序關(guān)聯(lián)容器（std::unordered_set、std::unordered_map、std::unordered_multiset、std::unordered_multimap）的鍵值，或用于排序。
• 寫到輸出流，例如std::cout << std::this_thread::get_id();。

到了這里，關(guān)于《C++并發(fā)編程實戰(zhàn)》讀書筆記(1)：線程管控的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！