std::thread是 C++11 中对线程的封装

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#include <thread>

基础示例

定义两个函数用于双线程模拟

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void function1() {
    std::cout << "Inside function1" << std::endl;
}

void function2() {
    std::cout << "Inside function2" << std::endl;
}

使用std::thread创建两个线程

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int Test_MyThread() {
    // 传入函数指针构造 thread 对象
    std::thread t1(function1);
    std::thread t2(function2);

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

输出：

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>>> Inside function2Inside function1
>>> 
>>> Hello World!

创建线程

std::thread的构造函数如下：

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thread() noexcept; // 默认构造函数，不表示任何线程
thread(thread&& Other) noexcept; // 移动构造函数（Other 传入之后不表示任何线程）
thread(const thread&) = delete; // 禁止拷贝构造，线程不可拷贝（没有两个线程能表示同一个执行线程）
// 拷贝复制运算符
thread& operator=(const thread&) = delete;
thread& operator=(thread&& rhs) noexcept;

// 构造 thread 对象，并与执行线程关联（joinable）
template<class F, class... Args>
explicit thread(F&& f, Args&&... args);

一般使用的都是最后一个，传参构建线程

两种传参方式

传参有两种方式：值传递和引用传递

  • 对于值传递：std::thread(FunctionName, args)
  • 对于引用传递，需要使用std::ref或std::cref封装，std::thread(FN, std::ref(args))

join 和 detach

对于创建的线程，一般会在销毁前调用join和detach

  • join：阻塞调用者所在线程，直至被*this表示的线程完成执行
    • 只有活动状态的线程才能调用join，即joinable()==true
    • 默认构造函数创建的对象为joinable()==false
    • join被调用一次就会变为joinable()==false，表示线程执行完毕
    • 调用terminate()的线程必须是joinable()==false
    • 如果线程不调用join，就算执行完成也是一个活动线程，即joinable()==true
  • detach：将thread对象和其表示的执行线程分离，*this将不再拥有任何线程
    • 分离之后，线程单独执行，直到执行完毕并释放资源
    • 分离之后，thread不再表示任何线程，且joinable()==false，即使线程此时还在执行

获取线程 ID

每个线程都有一个标识符，可以通过两种方式获取：

  • thread_obj.get_id();
  • std::this_thread::get_id();

空 thread() 对象，即不表示任何线程的 thread_obj 调用 get_id() 结果为 0

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// 创建线程
std::thread t1(function1);

// detach 之前输出线程 id
std::cout << "Thread 1 ID before detach: " << t1.get_id() << std::endl;

if (t1.joinable()) t1.detach();

// detach 之后输出线程 id
std::cout << "Thread 1 ID after detach: " << t1.get_id() << std::endl;

输出结果：

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Thread 1 ID before detach: 29868
Inside function1
Thread 1 ID after detach: 0

detach 后，修改的线程 id 只是 thread_obj 内部记录的，和线程本身无关

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void function1() {
    // 在线程内部获取
    std::cout << "Thread 1 ID(inside function1): " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

输出结果：

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Thread 1 ID(inside function1): 29868

交换两个thread对象表示的线程

thread::swap的实现：

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void swap(thread& _Other)

用例：

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int main() {
    thread t1(function1);
    thread t2(function2);
    cout << "current thread id: " << this_thread::get_id() << endl;
    cout << "before swap: "<< " thread_1 id: " << t1.get_id() << " thread_2 id: " << t2.get_id() << endl;
    t1.swap(t2);
    cout << "after swap: " << " thread_1 id: " << t1.get_id() << " thread_2 id: " << t2.get_id() << endl;
    t1.join();
    t2.join();
}

输出结果：

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before swap:  thread_1 id: 32340 thread_2 id: 26796
after swap:  thread_1 id: 26796 thread_2 id: 32340

问题汇总

创建线程后，如果既不join也不detach，会发生什么？

简单的的解释：

在std::thread的析构函数中：

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~thread() noexcept {
    if (joinable()) {
        _STD terminate();
    }
}

调用join或detach会把thread对象的joinable置为false。如果都不调用，线程在析构的时候就会调用terminate()从而使得程序退出。

更深层的分析见链接：C++ 在声明一个线程之后不写 join() 函数或者 detach() 函数，程序就会报错，这是为什么呢？

线程抛出异常无法被常规的try-catch捕获

参考链接：https://murphypei.github.io/blog/2017/08/cpp11-multithread.html

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try
{
    std::thread t1(Func);
    std::thread t2(Func);

    t1.join();
    t2.join();
}
catch(const std::exception& ex)
{
    std::cout << ex.what() << std::endl;
}

需要在线程内捕获并保存在一个可以之后访问的结构内

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std::mutex                       g_mutex;
std::vector<std::exception_ptr>  g_exceptions; // 放捕获的异常

void throw_function()
{
   throw std::exception("something wrong happened");
}
void func()
{
   try
   {
      throw_function();
   }
   catch(...)
   {
    // 保证每次只能有一个线程写入异常消息
      std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex);
      g_exceptions.push_back(std::current_exception());
   }
}

int main()
{
   g_exceptions.clear();

   std::thread t(func);
   t.join();

   for(auto& e : g_exceptions)
   {
      try 
      {
         if(e != nullptr)
         {
            std::rethrow_exception(e);
         }
      }
      catch(const std::exception& e)
      {
         std::cout << e.what() << std::endl;
      }
   }

   return 0;
}