c++中std::thread构造函数的注意事项
目录
一、问题引出
二、示例代码及输出结果
三、详细解释
1.关键点解析
1.1 第一次拷贝构造：临时对象（mData=101）
1.2 第二次拷贝构造：线程内部存储对象（mData=102）
1.3 第三次拷贝构造：线程函数参数 p4（mData=103）
2.析构顺序验证
3.结论
4.验证构造和析构发生在哪个线程
5.看给Foo添加移动构造函数后的效果
一、问题引出
函数原型详见
https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/thread/thread
本文只讲第三个形式。
c++标准规定
根据C++的标准，当使用std::thread创建线程时，所有的参数都会被拷贝到线程的内部存储中，然后再传递给线程函数。这是因为线程可能在参数所在的作用域结束后才执行，所以必须确保参数的生存期足够长。所以，当传递对象作为参数时，会进行一次拷贝构造，创建该对象的副本，存储在线程的内部。
为了验证上述规则。写一段示例代码看看。
二、示例代码及输出结果
代码：
#include
#include
#include
class Foo{
public:
Foo(int d):mData(d){
std::cout<<"Foo():"< 输出结果：
Foo():0x7fffd0445520 :100
Foo(const Foo& foo):0x7fffd04454a0 :101
Foo(const Foo& foo):0x55a08cdd72c8 :102
~Foo():0x7fffd04454a0 :101
~Foo():0x7fffd0445520 :100
Foo(const Foo& foo):0x7f5b04383d8c :103
12 ,1.23 ,test string para ,0x7f5b04383d8c:103
~Foo():0x7f5b04383d8c :103
~Foo():0x55a08cdd72c8 :102
exit先看内层块作用域的float fd变量。当内层块作用域结束之后，foo1和fd将失效，从第7行输出可以看到最终线程t1中仍然打印出了1.23，即正确的原来的fd的值。这就说明在构造t1时fd被拷贝到了t1线程内部。
再看foo1对象。原始foo1对象的析构是在内层块作用域结束时发生的，打印输出了第5行。从输出的第2行可以看到在构造线程t1时，确实是先发生了对foo1的拷贝构造。这印证了c++标准中的规定。
更多疑惑：为什么会发生三次拷贝构造？
第4行和第5行输出，表明在原始的foo1对象被析构之前先析构了第一次拷贝构造的对象(101)。这是为什么呢？如果第一次拷贝构造得到的对象(101)是线程内部存储的对象的话，那这个对象不应该这么早就被析构掉，而是应该跟随线程t1的生命周期在外层块作用域结束时被析构。所以有理由认为第一次拷贝构造得到的对象是一个临时对象，第二次拷贝构造得到的对象(102)才是线程内部存储的对象。第9行输出印证了这一观点。
以下是对这一段代码的详细解释。
三、详细解释
1.关键点解析
通过代码和输出，可以明确三次拷贝构造的来源及析构顺序：
1.1 第一次拷贝构造：临时对象（mData=101）
-
触发时机：当调用
std::thread构造函数时，参数foo1需要被传递到线程的内部存储。 -
具体过程：
-
参数
foo1是左值，需通过decay-copy生成一个临时副本。 -
此处触发第一次拷贝构造函数：
Foo(const Foo& foo):0x7fffd04454a0 :101
-
-
析构时机：
-
这个临时对象在
std::thread构造函数完成后立即析构（因为它仅用于初始化线程的内部存储）。 -
对应输出中的析构顺序：
~Foo():0x7fffd04454a0 :101 // 临时对象析构 ~Foo():0x7fffd0445520 :100 // 原始对象析构
-
1.2 第二次拷贝构造：线程内部存储对象（mData=102）
-
触发时机：线程启动时，需要将参数从主线程传递到新线程的上下文。
-
具体过程：
-
临时对象（
mData=101）会被移动（或拷贝，若无移动语义）到线程的内部存储。 -
由于
Foo未定义移动构造函数，此处触发第二次拷贝构造函数：Foo(const Foo& foo):0x55a08cdd72c8 :102
-
-
生命周期：
-
该对象存储在线程内部，直到线程执行完毕才会析构。
-
对应输出中的析构顺序：
~Foo():0x55a08cdd72c8 :102 // 线程内部对象析构（在 `t1.join()` 之后）
-
1.3 第三次拷贝构造：线程函数参数 p4（mData=103）
-
触发时机：线程函数
threadFunc的参数p4是按值传递的。 -
具体过程：
-
线程内部存储的对象（
mData=102）需要拷贝到p4中。 -
触发第三次拷贝构造函数：
Foo(const Foo& foo):0x7f5b04383d8c :103
-
-
生命周期：
-
p4在threadFunc执行结束时析构。 -
对应输出中的析构顺序：
~Foo():0x7f5b04383d8c :103 // 函数参数析构
-
2.析构顺序验证
-
原始对象
foo1（mData=100）：-
在其所在块作用域结束时析构（
{ ... Foo foo1(100); ... }结束）。
-
-
临时对象（
mData=101）：-
在
std::thread构造函数完成后立即析构。
-
-
线程内部存储对象（
mData=102）：-
在
t1.join()后析构（线程完全结束时）。
-
-
函数参数
p4（mData=103）：-
在
threadFunc执行结束时析构。
-
输出结果与上述逻辑完全一致：
~Foo():0x7fffd04454a0 :101 // 临时对象析构
~Foo():0x7fffd0445520 :100 // 原始对象析构
~Foo():0x7f5b04383d8c :103 // 函数参数析构
~Foo():0x55a08cdd72c8 :102 // 线程内部存储对象析构3.结论
-
第一次拷贝构造是为了生成临时对象，用于初始化线程内部存储。
-
第二次拷贝构造是将临时对象移动到线程的内部存储（由于缺乏移动语义，退化为拷贝）。
-
第三次拷贝构造是将线程内部存储的对象传递给函数参数
p4（按值传递）。
析构顺序由对象的生命周期决定：
-
临时对象和原始对象在主线程析构。
-
线程内部存储对象在线程结束后析构。
-
函数参数在函数结束时析构。
4.验证构造和析构发生在哪个线程
将代码稍作修改，增加打印线程id。看看每一次构造和每一次析构Foo对象是发生在哪一个线程中。
#include
#include
#include
class Foo{
public:
Foo(int d):mData(d){
std::cout<<"Foo():"< 输出结果
start. main thread id is:139983078192960
Foo():0x7ffd5d1297a0 :100 thread id is:139983078192960
Foo(const Foo& foo):0x7ffd5d129720 :101 thread id is:139983078192960
Foo(const Foo& foo):0x5556d0c222c8 :102 thread id is:139983078192960
~Foo():0x7ffd5d129720 :101 thread id is:139983078192960
~Foo():0x7ffd5d1297a0 :100 thread id is:139983078192960
Foo(const Foo& foo):0x7f5059a65d8c :103 thread id is:139983078188800
12 ,1.23 ,test string para ,0x7f5059a65d8c:103
~Foo():0x7f5059a65d8c :103 thread id is:139983078188800
~Foo():0x5556d0c222c8 :102 thread id is:139983078188800
exit. main thread id is:139983078192960可以看出原始对象foo1和第一次拷贝构造得到的对象(101)都是在主线程中构造和析构的。再看第三次拷贝构造得到的对象(103)，其构造和析构都是在子线程t1中发生的。与众不同的是，第二次拷贝构造得到的对象(102)，其构造是发生在主线程中(输出第4行)，析构是发生在子线程中(输出第10行)。这进一步说明了第一次拷贝构造的对象(101)是用于构造子线程t1而创建的临时对象。
5.看给Foo添加移动构造函数后的效果
按照五法则(Rule of five)给Foo添加移动构造函数，移动赋值运算符，拷贝赋值运算符。并打印源对象地址，新建对象this指针的值，便于查看对象构造的细节。
#include
#include
#include
class Foo{
public:
Foo(int d):mData(d){
std::cout<<"Foo():"< 输出：
start. main thread id is:140280682874688
Foo():0x7ffda7e4bd30 :100 thread id is:140280682874688
Foo(const Foo& foo):From foo(0x7ffda7e4bd30) construct this(0x7ffda7e4bcb0). mData(101). thread id is:140280682874688
Foo(Foo&& foo):From foo(0x7ffda7e4bcb0) construct this(0x5629901b62c8). mData(102). thread id is:140280682874688
~Foo():0x7ffda7e4bcb0 :101 thread id is:140280682874688
~Foo():0x7ffda7e4bd30 :100 thread id is:140280682874688
Foo(Foo&& foo):From foo(0x5629901b62c8) construct this(0x7f95a4456d8c). mData(103). thread id is:140280682870528
12 ,1.23 ,test string para ,0x7f95a4456d8c:103
~Foo():0x7f95a4456d8c :103 thread id is:140280682870528
~Foo():0x5629901b62c8 :102 thread id is:140280682870528
exit. main thread id is:140280682874688可以看出给Foo添加移动构造函数之后，线程内部存储的对象(102)是对第一次拷贝构造得到的临时对象(101)调用移动构造函数得到的(输出第4行)，线程函数内使用的对象(103)是对线程内部存储的对象(102)调用移动构造函数得到的(输出第7行)。
从输出第3行可以看出，t1 = std::thread(threadFunc,12,fd,"test string para",foo1);构造子线程t1时拷贝foo1对象的时候仍然调用的是拷贝构造函数，因为foo1是左值。
把代码第58行t1 = std::thread(threadFunc,12,fd,"test string para",foo1);改成t1 = std::thread(threadFunc,12,fd,"test string para",std::move(foo1));。输出为：
start. main thread id is:140377552844608
Foo():0x7ffd39b86ad0 :100 thread id is:140377552844608
Foo(Foo&& foo):From foo(0x7ffd39b86ad0) construct this(0x7ffd39b86a50). mData(101). thread id is:140377552844608
Foo(Foo&& foo):From foo(0x7ffd39b86a50) construct this(0x5641968fd2c8). mData(102). thread id is:140377552844608
~Foo():0x7ffd39b86a50 :101 thread id is:140377552844608
~Foo():0x7ffd39b86ad0 :100 thread id is:140377552844608
Foo(Foo&& foo):From foo(0x5641968fd2c8) construct this(0x7fac322bdd8c). mData(103). thread id is:140377552840448
12 ,1.23 ,test string para ,0x7fac322bdd8c:103
~Foo():0x7fac322bdd8c :103 thread id is:140377552840448
~Foo():0x5641968fd2c8 :102 thread id is:140377552840448
exit. main thread id is:140377552844608此时，输出第3行表明t1 = std::thread(threadFunc,12,fd,"test string para",std::move(foo1));中构造子线程t1时，对foo1调用的是移动构造函数。