2. C++ 线程的使用

2. C++ 线程的使用

C++11 中提供的线程类叫做 std::thread,基于这个类创建一个新的线程非常的简单,只需要提供线程函数或者函数对象即可,并且可以同时指定线程函数的参数。我们首先来了解一下这个类提供的一些常用 API:

2.1 构造函数
c++ 复制代码
thread() noexcept;

thread( thread&& other ) noexcept;

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

thread( const thread& ) = delete;
2.2 公共成员函数

get_id()

这个获取线程 ID 的函数叫做 get_id(),函数原型如下:

c++ 复制代码
std::thread::id get_id() const noexcept;

当启动了一个线程(创建了一个 thread 对象)之后,在这个线程结束的时候(std::terminate ()),我们如何去回收线程所使用的资源呢?thread 库给我们两种选择:

  • 加入式(join( ));
  • 分离式(detach( ));

另外,我们必须要在线程对象销毁之前在二者之间作出选择,否则程序运行期间就会有 bug 产生

2.3 join
  • join( ) 字面意思是连接一个线程,意味着主动地等待线程的终止(线程阻塞)。在某个线程中通过子线程对象调用;
  • join( ) 函数,调用这个函数的线程被阻塞,但是子线程对象中的任务函数会继续执行,当任务执行完毕之后;
  • join( ) 会清理当前子线程中的相关资源然后返回,同时,调用该函数的线程解除阻塞继续向下执行。;

函数在哪个线程中被执行,那么函数就阻塞哪个线程。

如果要阻塞主线程的执行,只需要在主线程中通过子线程对象调用这个方法即可,当调用这个方法的子线程对象中的任务函数执行完毕之后,主线程的阻塞也就随之解除了。修改之后的示例代码如下:

2.4 detach()

detach() 函数的作用是进行线程分离,分离主线程和创建出的子线程。在线程分离之后,主线程退出也会一并销毁创建出的所有子线程,在主线程退出之前,它可以脱离主线程继续独立的运行,任务执行完毕之后,这个子线程会自动释放自己占用的系统资源。(其实就是孩子翅膀硬了,和家里断绝关系,自己外出闯荡了,如果家里被诛九族还是会受牵连)。该函数函数原型如下:

注意事项:线程分离函数 detach () 不会阻塞线程,子线程和主线程分离之后,在主线程中就不能再对这个子线程做任何控制了,比如:通过 join () 阻塞主线程等待子线程中的任务执行完毕,或者调用 get_id () 获取子线程的线程 ID。有利就有弊,鱼和熊掌不可兼得,建议使用 join ()。

2.5 joinable()

joinable() 函数用于判断主线程和子线程是否处理关联(连接)状态,一般情况下,二者之间的关系处于关联状态,该函数返回一个布尔类型:

c++ 复制代码
bool joinable() const noexcept;
  • 在创建的子线程对象的时候,如果没有指定任务函数,那么子线程不会启动,主线程和这个子线程也不会进行连接
  • 在创建的子线程对象的时候,如果指定了任务函数,子线程启动并执行任务,主线程和这个子线程自动连接成功;
  • 子线程调用了detach()函数之后,父子线程分离,同时二者的连接断开,调用joinable()返回false;
  • 在子线程调用了join()函数,子线程中的任务函数继续执行,直到任务处理完毕,这时join()会清理(回收)当前子线程的相关资源,所以这个子线程和主线程的连接也就断开了,因此,调用join()之后再调用joinable()会返回false;
2.6 operator=

线程中的资源是不能被复制的,因此通过 = 操作符进行赋值操作最终并不会得到两个完全相同的对象。

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// move (1)	
thread& operator= (thread&& other) noexcept;
// copy [deleted] (2)	
thread& operator= (const other&) = delete;
2.7 静态函数

thread 线程类还提供了一个静态方法,用于获取当前计算机的 CPU 核心数,根据这个结果在程序中创建出数量相等的线程,每个线程独自占有一个CPU核心,这些线程就不用分时复用CPU时间片,此时程序的并发效率是最高的。

c++ 复制代码
static unsigned hardware_concurrency() noexcept;
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