C++11 线程

来源：互联网发布：淘宝商城男鞋休闲潮鞋编辑：程序博客网时间：2024/06/09 23:53

C++11 新标准中引入了四个头文件来支持多线程编程，他们分别是<atomic>,<thread>,<mutex>,<condition_variable>和<future>。

· <atomic>：该头文主要声明了两个类, std::atomic和 std::atomic_flag，另外还声明了一套 C风格的原子类型和与 C兼容的原子操作的函数。

· <thread>：该头文件主要声明了 std::thread类，另外 std::this_thread命名空间也在该头文件中。

· <mutex>：该头文件主要声明了与互斥量(mutex)相关的类，包括 std::mutex 系列类，std::lock_guard,std::unique_lock,以及其他的类型和函数。

· <condition_variable>：该头文件主要声明了与条件变量相关的类，包括 std::condition_variable和 std::condition_variable_any。

· <future>：该头文件主要声明了 std::promise, std::package_task两个 Provider类，以及 std::future和std::shared_future两个 Future 类，另外还有一些与之相关的类型和函数，std::async()函数就声明在此头文件中。

c++11 中创建线程非常简单：

C++11支持Lambda表达式，因此一个新线程的回调函数也可以是有一个Lambda表达式的形式，但是注意如果使用Lambda表达式最好不要使用引用的方式，应该使用值传递的方式来访问数据，在多线程中使用引用容易造成混乱。

[cpp] view plain copy
#include <iostream>  
#include <thread>  
using namespace  std;  
  
void thread_func()  
{  
    //...  
}  
  
void thread_func2(int i)  
{  
    // ...  
}  
  
  
int main(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
    thread t1{ thread_func };  
    thread t2{ thread_func2, 5 };  
  
    return 0;  
}  

首先包含头文件<thread>，这是c++11中新添加的类。然后用函数名和参数来构造一个thread对象就可以了。构造完成后线程会自动执行。下面是构造函数的参数形势：

[cpp] view plain copy
template<class _Fn,  
        class... _Args>  
        explicit thread(_Fn&& _Fx, _Args&&... _Ax)  

第一个参数是一个函数，后面是一个可变长参数表。

除了创建线程，一般还会有几个相配套的控制线程的系统函数。

1、Join函数

2、Detach函数

在vs2013中编译运行上面的测试代码，发现会发生运行时错误！为什么呢？

如果一个线程结束运行但没有被join,则它的状态类似于进程中的Zombie Process（僵尸进程）,即还有一部分资源没有被回收（退出状态码），所以创建线程者应该调用join来等待线程运行结束，并可得到线程的退出代码，回收其资源（类似于wait,waitpid) 。

一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死；在被其他线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。相反，一个分离的线程是不能被其他线程回收或杀死的，它的存储器资源在它终止时由系统自动释放。

这里要注意的一点是，如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timewait函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait（）之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。

因为在多线程情况下，无论子线程执行完毕与否，一旦主线程执行完毕退出，所有子线程执行都会终止。这时整个进程结束或僵死（部分线程保持一种终止执行但还未销毁的状态，而进程必须在其所有线程销毁后销毁，这时进程处于僵死状态），在第一个例子的输出中，可以看到子线程还来不及执行完毕，主线程的main()函数就已经执行完毕，从而所有子线程终止。需要强调的是，线程函数执行完毕退出，或以其他非常方式终止，线程进入终止态，但千万要记住的是，进入终止态后，为线程分配的系统资源并不一定已经释放，而且可能在系统重启之前，一直都不能释放。终止态的线程，仍旧作为一个线程实体存在与操作系统中。（这点在win和unix中是一致的。）而什么时候销毁线程，取决于线程属性。

通常，这种终止方式并非我们所期望的结果，而且一个潜在的问题是未执行完就终止的子线程，除了作为线程实体占用系统资源之外，其线程函数所拥有的资源（申请的动态内存，打开的文件，打开的网络端口等）也不一定能释放。所以，针对这个问题，主线程和子线程之间通常定义两种关系：
1、可会合(joinable)。这种关系下，主线程需要明确执行等待操作。在子线程结束后，主线程的等待操作执行完毕，子线程和主线程会合。这时主线程继续执行等待操作之后的下一步操作。主线程必须会合可会合的子线程，Thread类中，这个操作通过在主线程的线程函数内部调用子线程对象的jion()函数实现。必须强调的是，即使子线程能够在主线程之前执行完毕，进入终止态，也必需显示执行会合操作，否则，系统永远不会主动销毁线程，分配给该线程的系统资源（线程id或句柄，线程管理相关的系统资源）也永远不会释放。
2、相分离(detached)。顾名思义，这表示子线程无需和主线程会合，也就是相分离的。这种情况下，子线程一旦进入终止态，系统立即销毁线程，回收资源。无需在主线程内调用wait()实现会合。Thread类中，调用detach()使线程进入detached状态。这种方式常用在线程数较多的情况，有时让主线程逐个等待子线程结束，或者让主线程安排每个子线程结束的等待顺序，是很困难或者不可能的。所以在并发子线程较多的情况下，这种方式也会经常使用。detach调用之后，目标线程就成为了守护线程，驻留后台运行，与之关联的std::thread对象失去对目标线程的关联，无法再通过std::thread对象取得该线程的控制权。

缺省情况下，创建的线程都是可会合的。可会合的线程可以通过调用detach()方法变成相分离的线程。但反向则不行。

我们的主线程中既没有调用jion函数来等待子线程结束，也没用调用detach来将其交给操作系统管理。最终很可能导致进程僵死，资源无法释放！c++11对这种情况视为不合法，出现这种情况，c++11就会调用terminate函数来终止我们的进程。而在vs中调用terminate函数就会出现运行时错误对话框！

所以，要记住：对于每一个子线程，要么就调用join，要么就调用detach。否则存在安全隐患，视为不合法！

0 0