C++初級(jí)線程使用方法有哪些

這篇文章主要講解了“C++初級(jí)線程使用方法有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“C++初級(jí)線程使用方法有哪些”吧！

1 線程啟動(dòng)

C++11中，線程的啟動(dòng)終究是對(duì)std::thread的對(duì)象進(jìn)行構(gòu)造。

線程構(gòu)造的類別如下：

1.1  線程函數(shù)無(wú)參數(shù)無(wú)返回值

此類可以說(shuō)是最簡(jiǎn)單的線程啟動(dòng)，函數(shù)不需要傳參也不需要返回函數(shù)執(zhí)行結(jié)果，執(zhí)行完成后，線程自動(dòng)退出。

形如：

void FunDoingNothing();
std::thread(FunDoingNothing)

編寫代碼時(shí)，需要加上<thread>頭文件以方便編譯器能夠正確處理thread對(duì)象。

1.2  線程函數(shù)有參數(shù)無(wú)返回值

C+=11中，thread的構(gòu)造函數(shù)中使用了可變參數(shù)，這樣，可以使得構(gòu)造thread對(duì)象時(shí)可以自定義傳入?yún)?shù)，

構(gòu)造函數(shù)的定義如下：

template<class F, class... Args> explicit thread(F&& f, Args&&... args);

在實(shí)際使用時(shí)，線程函數(shù)有參數(shù)時(shí)可以定義形式如下：

void printMsg(int a, int b) {
  cout << "input params are:" << a <<","<<b<< endl;
}
std::thread my_thread(printMsg, 3, 4)

1.3  調(diào)用可調(diào)用的類型構(gòu)造

使用時(shí)，可以將帶有執(zhí)行函數(shù)的變量傳入thread的構(gòu)造函數(shù)中從而替換默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，

如下：

using namespace std;
class BackGroundTask{ 
public:
    void operator()() const{
        doSomeThing();
    }
priavte:
    doSomeThing();
};
int main(){
    BackGroundTask f;
    std::thread myThread(f);
}

上面的代碼中，在啟動(dòng)線程時(shí)同構(gòu)構(gòu)造對(duì)象f，f對(duì)象的重載函數(shù)中調(diào)用了線程運(yùn)行時(shí)要執(zhí)行的方法。但有一點(diǎn)需要注意的是，在傳入臨時(shí)的構(gòu)造對(duì)象時(shí)，不經(jīng)過(guò)處理，可能會(huì)讓編譯器產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解。

如：

std::thread myThread(BackGroundTask());

這里相當(dāng)與聲明了一個(gè)名為myTread的函數(shù)， 這個(gè)函數(shù)帶有一個(gè)參數(shù)(函數(shù)指針指向沒(méi)有參數(shù)并返回BackGroundTask對(duì)象的函數(shù))， 返回一個(gè) std::thread 對(duì)象的函數(shù)， 而非啟動(dòng)了一個(gè)線程。

如果要解決這個(gè)問(wèn)題，只需要如下處理即可：

std::thread myThread((BackGroundTask()));
std::thread myThread{BackGroundTask()};

當(dāng)然，也可以使用lamda表達(dá)式實(shí)現(xiàn)上述功能，如下：

std::thread myThread([]{
  doSomeThing();
  });

2 等待線程

C++11中，確保線程執(zhí)行完后，主線程在退出，需要在代碼中使用join()函數(shù)，這樣就可以保證變量在線程結(jié)束時(shí)才會(huì)進(jìn)行銷毀。

2.1 join等待

在實(shí)際編程時(shí)，join函數(shù)只是簡(jiǎn)單的等待或者不等待。在有些場(chǎng)景下就會(huì)不使用，如果想要進(jìn)行更加靈活的控制，需要使用C++11中提供的其他機(jī)制，這個(gè)也會(huì)在后面的推文中進(jìn)行說(shuō)明。
在編程時(shí)，如果對(duì)一個(gè)線程使用了join，那么在后續(xù)的操作中如果使用joinable()執(zhí)行結(jié)果將返回false。既一旦使用了join。線程對(duì)象將不能重復(fù)使用。如下代碼中，在線程中使用join等待。

class BackGroundTask
{ 
public:
    void operator()()
{
        doSomeThing();
    } 
private:
    void doSomeThing() {cout<<"線程退出"<<endl;};
};
int main()
{
    BackGroundTask f;
    std::thread myThread(f);
    myThread.join();
    cout<<"退出"<<endl;
}

上面的代碼使用了線程等待，可以輸出正確的結(jié)果，如下：

線程退出
退出

如果將 myThread.join()語(yǔ)句注釋，再次執(zhí)行時(shí)，程序?qū)?zhí)行出錯(cuò)，因?yàn)樵谧泳€程還沒(méi)有結(jié)束時(shí)，主線程已經(jīng)結(jié)束。

運(yùn)行結(jié)果如下：

退出
terminate called without an active exception

上面的輸出具備不確定性，代碼運(yùn)行時(shí)結(jié)果隨機(jī)。

2.2 異常場(chǎng)景的join等待

異常場(chǎng)景中，如果沒(méi)有充分考慮join的位置，就可能會(huì)產(chǎn)生因?yàn)楫惓?dǎo)致主線程先于子線程退出的情況，解決這些問(wèn)題可以通過(guò)下面兩種方法進(jìn)行處理：

2.2.1  通過(guò)異常捕獲

通過(guò)分析代碼中的異常場(chǎng)景，對(duì)異常使用try...catch進(jìn)行捕獲，然后在需要線程等待的地方調(diào)用join()函數(shù)，這種方法雖然可以輕易地捕獲問(wèn)題并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)，但并非是通用法則，還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析。如檢查并確認(rèn)是否線程函數(shù)中是否使用了局部變量的引用等其它原因。

2.2.2 使用RAII方式進(jìn)行線程等待

RAII可以理解為資源獲取既初始化。因?yàn)槿珜憺椋?code>Resource Acquisition Is Initialization。
實(shí)際使用時(shí)，通過(guò)定義一個(gè)類，然后在析構(gòu)函數(shù)中使用join函數(shù)進(jìn)行線程等待。這樣可以避免場(chǎng)景有遺漏的地方。

class thread_guard
{
private:
    std::thread& t;
public:
    explicit thread_guard(std::thread& t_):t(t_){}
    ~thread_guard()
    {
        if(t.joinable())
        {
            t.join();
        }
    } 
    thread_guard(thread_guard const&)=delete;
    thread_guard& operator=(thread_guard const&)=delete;
};

 如上，通過(guò)在將線程對(duì)象傳入到類thread_guard中，如果thread_guard類對(duì)象的局部變量被銷毀，則在析構(gòu)函數(shù)中會(huì)將線程托管到原始線程。
在thread_guard中，使用delete標(biāo)識(shí)，禁止生成該類的默認(rèn)拷貝構(gòu)造、以及賦值函數(shù)。
在實(shí)際編程時(shí)如果不想線程等待，可以使用detach方法，將線程和主線程進(jìn)行分離。

3 線程分離

線程分離使用detach方法，使用后將不能在對(duì)已分離的線程進(jìn)行管理，但是分離的線程可以真實(shí)的在后臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行。當(dāng)線程退出時(shí)，C++會(huì)對(duì)線程資源進(jìn)行清理和回收。
線程分離通常被用作守護(hù)線程或者后臺(tái)工作線程。

使用方法如下：

int main()
{
    BackGroundTask f;
    std::thread myThread(f);
    myThread.detach();
    cout<<"退出"<<endl;
}

4 向線程傳遞參數(shù)

向線程傳遞參數(shù)非常簡(jiǎn)單，在上面的代碼中也有提及，這里主要說(shuō)下向線程中傳遞參數(shù)的陷阱。

看下面的代碼：

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();
}

上面的代碼中buffer是一個(gè)局部指針變量，使用后，可能會(huì)導(dǎo)致線程出現(xiàn)未定義的行為，因?yàn)閺腸har*到string的轉(zhuǎn)換時(shí)使用的是隱式轉(zhuǎn)換，但是thread在使用時(shí)會(huì)將變量拷貝到線程私有內(nèi)存，但是并不知道需要將參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，因此復(fù)制到私有內(nèi)存的變量就沒(méi)有轉(zhuǎn)換成期望的對(duì)象。
如果要解決這個(gè)問(wèn)題，可以在使用時(shí)直接將參數(shù)類型轉(zhuǎn)換成函數(shù)默認(rèn)的類型，在上面的例子中可以

做如下操作：

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

但是這樣做依然存在問(wèn)題，既線程在復(fù)制變量到私有內(nèi)存時(shí)，只復(fù)制了變量值，這樣在線程調(diào)用后，如果繼續(xù)使用線程函數(shù)處理后的變量時(shí)可能變量并沒(méi)有改造，依舊是線程調(diào)用之前的變量。
因此要想在函數(shù)傳參過(guò)程中使得線程拷貝時(shí)依舊保持引用，可以在線程調(diào)用時(shí)使用引用方式，

如：

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

5 線程識(shí)別

每個(gè)線程都有一個(gè)線程標(biāo)識(shí)，在C++11中，線程標(biāo)識(shí)通過(guò)std::thread::id進(jìn)行標(biāo)識(shí)，std::thread::id可以復(fù)用并進(jìn)行比較，如果兩個(gè)線程的id相等，那么它們就是同一個(gè)線程或者沒(méi)有線程，如果不等就表示兩個(gè)是不同的線程或者其中一個(gè)線程不存在。

線程id的獲取方法有兩種，如下：

5.1 thread成員函數(shù)獲取

通過(guò)std::thread::get_id()可以獲取線程的id。

使用方法如下：

int main()
{
    BackGroundTask f;
    std::thread myThread(f);
    cout<<"線程id:"<<myThread.get_id()<<endl;
    myThread.detach();
    cout<<"退出"<<endl;
}

線程運(yùn)行結(jié)果為：

• 線程id:139879559096064

• 退出
  

5.2 std::this_thread::get_id()

線程id可以用來(lái)區(qū)分主線程和子線程，通過(guò)std::this_thread::get_id()可以先將主線程id保存，然后在和子線程進(jìn)行比較，從而區(qū)分主線程和子線程。

代碼如下：

int main()
{
    std::thread::id master_thread=std::this_thread::get_id();
    BackGroundTask f;
    std::thread myThread(f);
    if(master_thread!=myThread.get_id())
    {
        cout<<"子線程id:"<<myThread.get_id()<<endl;
    }
    myThread.detach();
    cout<<"退出"<<endl;
}

代碼中，先保存了主線程的id標(biāo)識(shí)，然后獲取子線程id，比較兩個(gè)線程id。如果不相等則輸出子線程id。

代碼運(yùn)行結(jié)果如下：

子線程id:140161423791872

感謝各位的閱讀，以上就是“C++初級(jí)線程使用方法有哪些”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)C++初級(jí)線程使用方法有哪些這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！