c++11の多线程一----多线程应用
一、c++11的多线程
C++98
标准中并没有线程库的存在,而在C++11
中终于提供了多线程的标准库,提供了管理线程、保护共享数据、线程间同步操作、原子操作等类。
多线程库对应的头文件是#include <thread>
,类名为std::thread
。
#include <iostream> #include <thread> void function_1() { std::cout << "from function_1" << std::endl; } int main() { std::thread t1(function_1); // do other things t1.join(); return 0; }
join调用,则会阻塞主线程(调用者)
- 首先,构建一个
std::thread
对象t1
,构造的时候传递了一个参数,这个参数是一个函数,这个函数就是这个线程的入口函数,函数执行完了,整个线程也就执行完了。 - 线程创建成功后,就会立即启动,并没有一个类似
start
的函数来显式的启动线程。 - 一旦线程开始运行, 就需要显式的决定是要等待它完成(join),或者分离它让它自行运行(detach)。注意:只需要在
std::thread
对象被销毁之前做出这个决定。这个例子中,对象t1
是栈上变量,在main
函数执行结束后就会被销毁,所以需要在main
函数结束之前做决定。 - 这个例子中选择了使用
t1.join()
,主线程会一直阻塞着,直到子线程完成,join()
函数的另一个任务是回收该线程中使用的资源。
线程对象和对象内部管理的线程的生命周期并不一样,如果线程执行的快,可能内部的线程已经结束了,但是线程对象还活着,也有可能线程对象已经被析构了,内部的线程还在运行。
二、detch方法
与之对应,我们可以调用
t1.detach()
,从而将t1
线程放在后台运行,所有权和控制权被转交给C++
运行时库,以确保与线程相关联的资源在线程退出后能被正确的回收。参考UNIX
的守护进程(daemon process)的概念,这种被分离的线程被称为守护线程(daemon threads)。线程被分离之后,即使该线程对象被析构了,线程还是能够在后台运行,只是由于对象被析构了,主线程不能够通过对象名与这个线程进行通信。例如:
#include <iostream> #include <thread> void function_1() { //延时500ms 为了保证test()运行结束之后才打印 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500)); std::cout << "from function_1" << std::endl; } void test() { std::thread t1(function_1); t1.detach(); // t1.join(); std::cout << "test() finished" << std::endl; } int main() { test(); //让主线程晚于子线程结束 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000)); //延时1s return 0; }
- 由于线程入口函数内部有个
500ms
的延时,所以在还没有打印的时候,test()
已经执行完成了,t1
已经被析构了,但是它负责的那个线程还是能够运行,这就是detach()
的作用。 - 如果去掉
main
函数中的1s
延时,会发现什么都没有打印,因为主线程执行的太快,整个程序已经结束了,那个后台线程被C++
运行时库回收了。 - 如果将
t1.detach()
换成t1.join()
,test
函数会在t1
线程执行结束之后,才会执行结束。
三、join和detch的使用
一旦一个线程被分离了,就不能够再被join
了。如果非要调用,程序就会崩溃,可以使用joinable()
函数判断一个线程对象能否调用join()
。
void test() { std::thread t1(function_1); t1.detach(); if(t1.joinable()) t1.join(); assert(!t1.joinable()); }
四、线程类thread的构造方法
std::thread
类的构造函数是使用可变参数模板实现的,也就是说,可以传递任意个参数,第一个参数是线程的入口函数,而后面的若干个参数是该函数的参数。
第一参数的类型并不是c
语言中的函数指针(c
语言传递函数都是使用函数指针),在c++11
中,增加了可调用对象(Callable Objects)的概念,总的来说,可调用对象可以是以下几种情况:
- 函数指针
- 重载了
operator()
运算符的类对象,即仿函数 lambda
表达式(匿名函数)std::function
对于线程t1
来说,内部调用的线程函数其实是一个副本,所以如果在函数内部修改了类成员,并不会影响到外面的对象。只有传递引用的时候才会修改。所以在这个时候就必须想清楚,到底是传值还是传引用!
函数指针
typedef void (* Pfunction)(); Pfunction pf; void Myprint() { cout << "hello world!" << endl; } int main() { pf = Myprint; thread t(pf); t.join(); std::getchar(); return 0; }
仿函数
class Fctor { public: void operator() () { cout << "i'm factor" << endl; } }; int main() { Fctor f; thread t(f); //thread t(Factor())会编译错误,因为没有实例化对象,虽然写成了函数形式本质还是一个对象 t.join(); std::getchar(); return 0; }
lambda表达式
int main() { thread t([]() { cout << "hello world!" << endl; }); t.join(); std::getchar(); return 0; }
function和函数指针类似
function<void (void)> fun; void Myprint() { cout << "hello world!" << endl; } int main() { fun = Myprint; thread t(fun); t.join(); std::getchar(); return 0; }
五、构造的时候可以参数绑定
std::thread t(&ThreadTest::myThread,this,param1,param2);
六、线程对象只能移动不可复制
线程对象之间是不能复制的,只能移动,移动的意思是,将线程的所有权在std::thread
实例间进行转移。
void some_function(); void some_other_function(); std::thread t1(some_function); // std::thread t2 = t1; // 编译错误 std::thread t2 = std::move(t1); //只能移动 t1内部已经没有线程了 t1 = std::thread(some_other_function); // 临时对象赋值 默认就是移动操作 std::thread t3; t3 = std::move(t2); // t2内部已经没有线程了 t1 = std::move(t3); // 程序将会终止,因为t1内部已经有一个线程在管理了