std::thread线程详解(1)

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简介

本文主要介绍了标准库中的线程部分。线程是目前多核编程里面最重要的一部分。
与进程进程相比,其所需的资源更少,线程之间沟通的方法更多; 他们之间的区别可以比较简明用以下几点概括[1]:

  1. 进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位;也就是说进程之间的资源是相互隔离,而线程之间的是可以相互访问的。
  2. 线程的存在依赖于进程,一个进程可以保护多个线程;
  3. 进程出现错误不会影响其他进程,但是一个线程出现错误,会影响同一进程下的所有线程。

线程的使用

线程的创建

一般使用std::thread创建一个线程。std::thread支持输入一个函数对象,及一些参数,类似于std::bind,不过没有占位符。

最常见,最简单的是对输入一个匿名函数作为参数:

std::thread t1([]() {
  std::cout << "Hello World" << std::endl;
});
t1.join();

需要注意的是,在使用多线程的时候,如果使用类似于std::cout << "Hello World" << std::endl;的语句,容易造成输出的混乱。比如

std::thread t1([]() {
  std::cout << "Hello World1" << std::endl;
});
std::thread t2([]() {
  std::cout << "Hello World2" << std::endl;
});
t1.join();
t2.join();

以上代码,我们一般来说期望的输出是

std::thread线程详解(1)

但是,在一些情况下,它还会以以下的方法输出

std::thread线程详解(1)

造成这个的原因很简单,因为"Hello World"std::endl的输出是分开的,所以他们之间可能被插入其他的输出。为了解决这个问题。一般会使用一个完整的字符串进行输出,但是C++在格式化这一方面做的比较差(C++20format库看起来还不错),所以一般情况下会使用printf输出。

线程的方法和属性

  1. joinable()判断线程是否可连接(可执行线程)的,有以下情况的,为不可连接的:

    1. 构造时,thread()没有参数;
    2. 该对象的线程已经被移动了;
    3. 该线程已经被joindetach
  2. get_id() 返回线程的ID;

  3. native_handle() 返回POSIX标准的线程对象;

  4. join() 等待线程执行完成;

  5. detach() 分离线程,分离后对象不再拥有线程。该线程结束后,会自动回收内存。(并不会开启另一个进程);

  6. swap() 交换对象的线程。

std::jthread (C++20)

除了常用的std::thread外,标准库还存在着另一个可以创建线程的类,std::jthread。他们之间的差别比较明显的就是,std::jthread会在解构的时候判断线程是否还在运行joinable,如果还在运行则自动调用request_stopjoin

除此之外,std::jthread还提供了一个内置的std::stop_token。可以通过线程函数的第一个参数来获取(如果函数的第一个参数类型为std::stop_token)。

可以通过get_stop_sourceget_stop_tokenrequest_stop等方法来对其进行操作。

stop_token (C++20)

stop_token类似于一个信号,告诉线程是否到了结束的时候。和stop_source一起使用。stop_token用来获取是否退出(读),而stop_source用来请求推出(读写)。其方法:

  1. request_stop 请求退出

  2. stop_requested 获取是否已经请求退出

  3. stop_possible 获取是否可以请求退出

样例:

void thread_func(std::stop_token token) {
    int data = 0;
    while (!token.stop_requested()) {
        printf("%d\n", data);
        data++;
        std::this_thread::sleep_for(1s);
    }
    printf("Exit\n");
}

int main() {
    std::jthread mythread(thread_func);

    std::this_thread::sleep_for(4s);

    return 0;
}

输出:

std::thread线程详解(1)

总结

本次讲述了线程创建的一些方法,可以看到相比较C语言而言,由于C++11提出的函数对象(普通函数、匿名函数,std::bind的输出等)使得线程的创建更加的方便。

下一次将讲述线程之间的通信。在C++中,线程之间的通信方法和C语言提供的类似,不过是将其包装了一下。

Ref

[1] https://www.zhihu.com/question/25532384

博客原文:https://www.cnblogs.com/ink19/p/std_thread-1.html

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