C++11 线程基础——线程的创建

线程创建方式

首先包含头文件#include

1. 传入函数
2. 使用类对象，可调用对象
3. 传入lambda表达

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开发测试环境

• windows10 64bit
• Visual Studio 2017

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内容

• C++11 线程的创建方式
• thread::join()
• thread::detach()
• thread::joinable()

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测试代码

#include
#include

using namespace std;


/*
创建线程的方式：
1. 传入函数
2. 传入类对象， 可调用对象
3. 传入lambda表达式
*/

class MyClass1
{
public:
    void operator()() {
        cout << "进入MyClass1" << endl;

        //...

        cout << "离开MyClass1" << endl;
    }

public:
    MyClass1() {}
    ~MyClass1() {}
};


void func1() {

    cout << "进入线程1" << endl;
    //....

    cout << "离开线程1" << endl;

}


int main() {

    cout << "开始执行主线程" << endl;

    thread t1(func1);
    t1.join();

    MyClass1 myobj1;
    thread t2(myobj1);
    t2.join();

    auto mylambda = [] {
        cout << "进入lambda表达式" << endl;

        //...
        cout << "lambda表达式执行完毕" << endl;
    
    };
    thread t3(mylambda);
    t3.join();

    cout << "主线程执行完毕" << endl;
}

执行结果

image.png

执行流程

image.png

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thread::join()方法

join英文意思是加入，在多线程中理解为汇合， 阻塞主线程，让主线程等待子线程执行完毕，然后与子线程汇合。

int main(){

  cout<<"开始执行主线程"<

在上述代码中，首先是一个main()函数， 其次在main()函数中创建了有一个子线程，因此上述代码包含2个线程：

• 主线程
• 子线程 t1

进入main()函数开始即执行主线程， 在主线中创建了一个子线程t1并开始执行， 加入t1.join()目的是阻塞主线程， 等待子线程执行结束之后在返回此处继续执行主线程，即执行t1.join()之后的代码。

如果在上述代码中去掉t1.join()， 则程序会报错， 原因是主线程已经执行完毕，进程退出， 但是子线程还没有执行完成。

image.png

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thread::detach()方法
detach英文意思是分开、分离， 在多线程编程中理解为分离，即主线程与子线程分离，主线程不必再等待子线程执行完毕。一旦detach()之后，子线程与主线程失去关联， 当主线程退出之后， 子线程就会驻留在后台，这个子线程就被C++运行时库(runtime library)接管， 子线程运行结束之后由C++运行时库负责资源的释放。

int main(){

  cout<<"开始执行主线程"<

执行结果

image.png

将func1()稍微写复杂一些，多打印一些语句：

void func1() {

    cout << "进入线程1" << endl;
    cout << "进入线程11" << endl;
    cout << "进入线程12" << endl;
    cout << "进入线程13" << endl;
    cout << "进入线程14" << endl;
    cout << "进入线程15" << endl;
    cout << "进入线程16" << endl;
    cout << "进入线程17" << endl;
    cout << "进入线程18" << endl;
    cout << "进入线程19" << endl;
    //....

    cout << "离开线程1" << endl;

}

image.png

image.png

image.png

然后多次执行上述代码，发现每次的运行结果都不太相同，原因是调用t1.detach()之后子线程与主线程进行了分离，此时主线程没有被阻塞， 主线程与子线程同时执行，由于func1()函数中cout打印次数太多，因此主线程执完毕之后fun1()函数可能无法执行完成， 但是主线程退出之后程序进程已经退出，此时fun1()中的cout语句无法向控制台打印输出语句。

加入thread::detach()之后的执行流程

image.png

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thread::joinable()
thread::joinable() : 判断是否可以成功的使用join()和detach()

注意，在调用thread::detach()之后，子线程已经与主线程失去关联， 如果之后再调用thread::join()是无法起作用的，而且程序会出错。

int main(){

  cout<<"开始执行主线程"<

image.png

为了避免上述错误，在调用join()之前可以先进性判断：

int main() {

    cout << "开始执行主线程" << endl;

    thread t1(func1);
    t1.detach();

    if (t1.joinable())
    {
        cout << "joinable=True" << endl;
        t1.join();
    }
    else
    {
        cout << "joinable=False" << endl;
    }

    cout << "主线程执行完毕" << endl;
}

执行结果

由于先调用了detach()方法， 因此joinable()返回false

image.png

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类对象方式创建线程存在的问题

使用类对象创建多线线程的方式如下， 前提要求该对象必须是一个可调用对象， 即在类中重载了运算符()。

MyClass obj;
std::thread(obj);

示例代码
创建一个类， 重载运算符()

class MyClass1
{
public:
    void operator()() {
        cout << "进入MyClass1" << endl;
        cout << "进入MyClass12" << endl;
        cout << "进入MyClass13" << endl;
        cout << "进入MyClass14" << endl;
        cout << "进入MyClass15" << endl;
        cout << "进入MyClass16" << endl;
        cout << "进入MyClass17" << endl;
        cout << "进入MyClass18" << endl;
        cout << "进入MyClass19" << endl;
        cout << "进入MyClass20" << endl;
        cout << "进入MyClass21" << endl;
        cout << "进入MyClass22" << endl;
        cout << "进入MyClass23" << endl;
        cout << "进入MyClass24" << endl;

        //...

        cout << "离开MyClass1" << endl;
    
    
    }

public:
    MyClass1() {}
    ~MyClass1() {}

private:

};


int main() {

    cout << "开始执行主线程" << endl;
    MyClass1 myobj1;
    thread t2(myobj1);
    t2.join();
    cout << "主线程执行完毕" << endl;
}

执行结果

image.png

将上述代码稍微改动:

int main() {

    cout << "开始执行主线程" << endl;
    MyClass1 myobj1;
    thread t2(myobj1);
    t2.detach();
    cout << "主线程执行完毕" << endl;
}

image.png

image.png

image.png

将 t2.join()改为t2.detach()之后，每次运行的结果都不一样。

将MyClass1类进行改动， 增加拷贝构造函数， 析构函数

class MyClass1
{
public:
    void operator()() {
        cout << "进入MyClass1" << endl;
        cout << "进入MyClass12" << endl;
        cout << "进入MyClass13" << endl;
        cout << "进入MyClass14" << endl;
        cout << "进入MyClass15" << endl;
        cout << "进入MyClass16" << endl;
        cout << "进入MyClass17" << endl;
        cout << "进入MyClass18" << endl;
        cout << "进入MyClass19" << endl;
        cout << "进入MyClass20" << endl;
        cout << "进入MyClass21" << endl;
        cout << "进入MyClass22" << endl;
        cout << "进入MyClass23" << endl;
        cout << "进入MyClass24" << endl;

        //...

        cout << "离开MyClass1" << endl;
    
    
    }

public:
    MyClass1() {}
    MyClass1(MyClass1& obj) {
        cout << "拷贝构造函数" << endl;
    }
    ~MyClass1() {
        cout << "析构函数" << endl;
    }

private:

};


int main() {

    cout << "开始执行主线程" << endl;
    MyClass1 myobj1;
    thread t2(myobj1);
    t2.detach();
    cout << "主线程执行完毕" << endl;
}

image.png

使用类对象方式创建线程时候， 传入的是对象的拷贝

class MyClass1
{
public:
    void operator()() {
        cout << "进入MyClass1" << endl;
        //cout << "进入MyClass12" << endl;
        //cout << "进入MyClass13" << endl;
        //cout << "进入MyClass14" << endl;
        //cout << "进入MyClass15" << endl;
        //cout << "进入MyClass16" << endl;
        //cout << "进入MyClass17" << endl;
        //cout << "进入MyClass18" << endl;
        //cout << "进入MyClass19" << endl;
        //cout << "进入MyClass20" << endl;
        //cout << "进入MyClass21" << endl;
        //cout << "进入MyClass22" << endl;
        //cout << "进入MyClass23" << endl;
        //cout << "进入MyClass24" << endl;

        //...

        cout << "离开MyClass1" << endl;
    
    
    }

public:
    MyClass1() {}
    MyClass1(MyClass1& obj) {
        cout << "拷贝构造函数" << endl;
    }
    ~MyClass1() {
        cout << "析构函数" << endl;
    }

private:

};

image.png

调用了2次析构函数， 一次是子线程中拷贝对象的析构函数， 另一个是主线程中类对象的析构函数。