前言

c++11在語(yǔ)言層面上提供了對(duì)thread的支持，由于不同的平臺(tái)提供了不同線程API，在語(yǔ)言層面提供了對(duì)thread的支持可以大大的減小代碼移植的工作量。

本文將給大家詳細(xì)介紹關(guān)于c++11封裝thread庫(kù)的相關(guān)內(nèi)容，下面話不多說(shuō)了，來(lái)一起看看詳細(xì)的介紹吧

基本接口要求

要求std::thread的構(gòu)造函數(shù)

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

但是OS的庫(kù)函數(shù)定義為：

error_code create_thread((void_or_error_code(*entry)(void *), void *data);

主要是接口中的entry，本身使用void*根本沒(méi)帶類(lèi)型信息，難點(diǎn)在于要做到模板暴露出類(lèi)型從而可以通用化

void_or_error_code entry_point(void *arbitrary_data);

第一個(gè)問(wèn)題：把f和args統(tǒng)統(tǒng)打包在一起做成一個(gè)void *結(jié)構(gòu)

我們得從void* 中獲取函數(shù)指針和參數(shù)指針，首先來(lái)個(gè)結(jié)構(gòu)體定義真實(shí)指針類(lèi)型

struct thread_data_base
{
 virtual ~thread_data_base(){}
 virtual void run()=0;
};

需要一個(gè)tuple，用于保存f和args，這樣我們就可以通過(guò)將void *data cast成thread_data_base *，然后調(diào)用其中的虛函數(shù)run來(lái)實(shí)際調(diào)用f(args…)

std::tuple<typename std::decay<F>::type, typename std::decay<ArgTypes>::type...> fp;

而entry函數(shù)實(shí)現(xiàn)效果大致如下，將結(jié)構(gòu)體包裝在該函數(shù)里面

void_or_error_code thread_entry(void *data) {
 std::unique_ptr<thread_data_base> p((thread_data_base *)data);
 p->run();
 // return result of p->run() if error code is required
}

第二個(gè)問(wèn)題：定義一個(gè)template，以適配不同類(lèi)型的f和args

template<typename F, class... ArgTypes>
class thread_data : public thread_data_base
{
public:
 thread_data(F&& f_, ArgTypes&&... args_): fp(std::forward<F>(f_), std::forward<ArgTypes>(args_)...) {}
private:
 std::tuple<typename std::decay<F>::type, typename std::decay<ArgTypes>::type...> fp;
}

在這個(gè)template里有一個(gè)data member正是那個(gè)關(guān)鍵的tuple，其類(lèi)型需要使用traits進(jìn)行類(lèi)型推理出來(lái)

第三個(gè)問(wèn)題：把任意的f和args包裝成一個(gè)thread_data_base *

定義創(chuàng)建函數(shù)可以將任意f和arg來(lái)創(chuàng)建一個(gè)void*結(jié)構(gòu)體，用來(lái)被entry函數(shù)調(diào)用

template<typename F, class... ArgTypes>
inline thread_data_base *make_thread_data(F&& f, ArgTypes&&... args)
{
 return new thread_data<typename std::remove_reference<F>::type, ArgTypes...>(std::forward<F>(f),
                   std::forward<ArgTypes>(args)...); // 啥時(shí)候釋放？
}

第四個(gè)問(wèn)題：如何處理Args…

難點(diǎn)在于如何通過(guò)一個(gè)f和args組成的tuple調(diào)用f(args…)，使用get需要傳入一個(gè)編譯期常量

tp.get<0>()(tp.get<1>(), tp.get<2>(), tp.get<3>());

為了方便，我們想把數(shù)列當(dāng)前項(xiàng)直接放在參數(shù)列表里，要不然還需要在內(nèi)部找到數(shù)列的最后一項(xiàng)

template <std::size_t Ep, std::size_t Sp>
struct make_tuple_indices {...};

為了生成數(shù)列[Sp, Ep)，我們要做的就是從Sp開(kāi)始，遞歸的在已有數(shù)列后面加一項(xiàng)，直到滿足條件(Sp==Ep)，下面就是最后定義的泛化，遞歸，終止條件

template <std::size_t Sp, class IntTuple, std::size_t Ep> struct make_indices_imp;

template <std::size_t Sp, std::size_t... Indices, std::size_t Ep>
struct make_indices_imp<Sp, tuple_indices<Indices...>, Ep>
{ typedef typename make_indices_imp<Sp+1, tuple_indices<Indices..., Sp>, Ep>::type type; };

template <std::size_t Ep, std::size_t... Indices>
struct make_indices_imp<Ep, tuple_indices<Indices...>, Ep>
{ typedef tuple_indices<Indices...> type; };

template <std::size_t Ep, std::size_t Sp=0>
struct make_tuple_indices {
 typedef typename make_indices_imp<Sp, tuple_indices<>, Ep>::type type;
};

已經(jīng)有了run，之所以需要再定義一個(gè)run2，Indices是一個(gè)template type，只能用一個(gè)template function接收，所以我們需要把run和run2拆開(kāi)，run作為繼承下來(lái)的虛函數(shù)做入口，run2接收Indices并用之前提到的方法調(diào)用f(args…)。

實(shí)際上thread_data_base接口就是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)化版的std::bind

靜態(tài)檢查工具：Clang thread safety annotations，添加安全注解：通過(guò)代碼注解告訴編譯器哪些成員變量和成員函數(shù)是受哪個(gè) mutex 保護(hù)，防止遺漏線程安全的假設(shè)。用 GUARDED_BY 表明哪個(gè)成員變量是被哪個(gè) mutex 保護(hù)的

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

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