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C++多線程傳參的實(shí)現(xiàn)方法

 更新時(shí)間：2023年04月23日 10:07:22   作者：mingwu96  
本文主要介紹了C++多線程傳參的實(shí)現(xiàn)方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，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，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1.線程傳參的過程

下面是thread的源代碼

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

源代碼很復(fù)雜，反正我是看不懂。但是有一點(diǎn)可以確定，默認(rèn)情況下實(shí)參都是按值傳入產(chǎn)生一個(gè)副本到thread中（很多人可能都見過這句話，但可能不清楚具體細(xì)節(jié)，下面舉例說明）

實(shí)參從主線程傳遞到子線程的線程函數(shù)中，需要經(jīng)過兩次傳遞。第1次發(fā)生在std::thread構(gòu)造時(shí)，實(shí)參按值傳遞并以副本形式被保存到thread的tuple中，這一過程發(fā)生在主線程。第2次發(fā)生在向線程函數(shù)傳遞時(shí)，此次傳遞是由子線程發(fā)起即發(fā)生在子線程中，并將之前std::thread內(nèi)部保存的副本以右值的形式(通過調(diào)用std::move())傳入線程函數(shù)。

1.1 內(nèi)置類型的實(shí)參

1.1.1參數(shù)按值傳遞

默認(rèn)情況下，所有參數(shù)（含第1個(gè)參數(shù)可調(diào)用對(duì)象）均按值并以副本的形式保存在std::thread對(duì)象中的tuple里。

這一點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)類似于std::bind（不了解bind的可以去學(xué)習(xí)一下）

void func(int& a) //左值引用
{
    a = 6;
}
 
int main()
{
    int b = 1;
    thread t1(func,b); //錯(cuò)誤。對(duì)實(shí)參b按值拷貝產(chǎn)生一個(gè)副本，將該副本存放在thread的tuple，
                       //隨后對(duì)副本 調(diào)用std::move,產(chǎn)生一個(gè)右值，而func中的參數(shù)a是左值
                       //引用，不能綁定到右值
    cout << b << endl;
    t1.join();
    return 0;
}

1.1.2如果想按引用傳遞，則需要調(diào)用std::ref

void func(int& a) //左值引用
{
    a = 6;
}
 
int main()
{
    int b = 1;
    thread t1(func,std::ref(b); //std::ref傳參時(shí)，先會(huì)創(chuàng)建一個(gè)std::ref類型的臨時(shí)對(duì)象，
                           //其中保存著對(duì)b的引用。然后這個(gè)std::ref再以副本的形式保存在
                         //thread的tuple中。隨后這個(gè)副本被move到線程函數(shù)，由于std::ref重載了
                        //operator T&(),因此會(huì)隱式轉(zhuǎn)換為int&類型，因此起到的效果就好象b直接
                          //被按引用傳遞到線程函數(shù)中來
 
    cout << b << endl;//b的輸出為6
    t1.join();
    return 0;
}

1.2 類類型的實(shí)參

1.2.1 傳遞的是左值對(duì)象

class A {
private:
    int m_i;
public:
    A(int i) :m_i(i) { cout << "轉(zhuǎn)換構(gòu)造" <<std::this_thread::get_id()<<endl; }
    A(const A& a):m_i(a.m_i) {cout << "拷貝構(gòu)造" <<std::this_thread::get_id()<< endl;}
     A(A&& a):m_i(a.m_i) { cout << "移動(dòng)構(gòu)造" << std::this_thread::get_id()<<endl;}
    ~A() {cout << "析構(gòu)函數(shù)" <<std::this_thread::get_id()<< endl;}
};
 
void myPrint2(const A& a) 
{cout << "子線程參數(shù)地址是" <<&a<<std::this_thread::get_id()<< endl;}//4.子線程參數(shù)地址是0157D48049564
 
int main() {
    int i = 5;
    A myobj(i);//1.轉(zhuǎn)換構(gòu)造25964    6.析構(gòu)函數(shù)25964
    cout << "主線程id是" <<std::this_thread::get_id()<< endl;//2.主線程id是25964
 
   thread mytobj(myPrint2,myobj); //3.拷貝構(gòu)造25964       5.析構(gòu)函數(shù)49564
                                 //分析一下為什么上面會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造
                                 //myobj是一個(gè)左值對(duì)象，因此調(diào)用拷貝構(gòu)造來生
                                 //成一個(gè)副本放入tuple中。這個(gè)過程發(fā)生在主線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

1.2.2 傳遞的是臨時(shí)對(duì)象（即右值對(duì)象）

class A {
...//定義與前面一樣
};
 
void myPrint2(const A& a) //定義與前面一樣
{...}    //4.子線程參數(shù)地址是00DED638 30492
 
int main() {
    int i = 5;
    cout << "主線程id是" <<std::this_thread::get_id()<< endl;//1.主線程id是33312
thread mytobj(myPrint2,A(i));//2.轉(zhuǎn)換構(gòu)造33312，3.移動(dòng)構(gòu)造33312 
                              //4.析構(gòu)函數(shù)33312 5.析構(gòu)函數(shù)30492
                               //首先，A（i)會(huì)調(diào)用轉(zhuǎn)換構(gòu)造生成一個(gè)臨時(shí)對(duì)象
                                //隨后對(duì)這個(gè)臨時(shí)對(duì)象按值拷貝到thread中
                                // 由于臨時(shí)對(duì)象是個(gè)右值，因此調(diào)用的是移動(dòng)構(gòu)造
                                //這兩個(gè)構(gòu)造都發(fā)生在主線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

關(guān)于臨時(shí)對(duì)象還有種可能

class A {
...//定義與前面一樣
};
 
void myPrint2(const A& a) //定義與前面一樣
{...}   //4.子線程參數(shù)地址是00E7D800 28216
 
int main() {
    int i = 5;
   A a(i); //1.轉(zhuǎn)換構(gòu)造41312      6.析構(gòu)函數(shù)41312
    cout << "主線程id是" <<std::this_thread::get_id()<< endl;//2.主線程id是41312
thread mytobj(myPrint2,std::move（a）);//3.移動(dòng)構(gòu)造41312  5.析構(gòu)函數(shù)28216
                              //4.析構(gòu)函數(shù)33312 5.析構(gòu)函數(shù)30492
                               //因?yàn)閙ove(a）返回的是一個(gè)右值，會(huì)調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造生成到thread的 
                                 //tuple中。同樣的，這一步發(fā)生在主線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

1.2.3 傳遞的參數(shù)需要隱式類型轉(zhuǎn)換

class A {
...//定義與前面一樣
};
 
void myPrint2(const A& a) //定義與前面一樣
{...}    //3.子線程參數(shù)地址是00FFF7E4 28552
 
int main() {
    int i = 5;
    cout << "主線程id是" <<std::this_thread::get_id()<< endl;//1.主線程id是50076
thread mytobj(myPrint2,i);//2.轉(zhuǎn)換構(gòu)造28552     4.析構(gòu)函數(shù)28552
                          //分析：首先i按值傳入副本到thread，其類型仍然是int，這一步發(fā)生在主線程
                          //隨后，子線程調(diào)用move向線程函數(shù)傳參時(shí),發(fā)生int到A的隱式類型轉(zhuǎn)換（調(diào)用 
                            /轉(zhuǎn)換構(gòu)造），這一步發(fā)生在子線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

需要說明的是，我看很多人認(rèn)為如果調(diào)用detach的話，一旦主線程在子線程前面結(jié)束，那么i會(huì)被銷毀，導(dǎo)致隱式類型轉(zhuǎn)換時(shí)出錯(cuò)。我覺得這是錯(cuò)誤的，因?yàn)樵谥骶€程中，已經(jīng)生成了一個(gè)i的副本到thread的tuple中，就算主線程結(jié)束，i被銷毀，但i的副本不會(huì)，除非是像前面提到的const char*類型的指針，因?yàn)橹羔樅椭羔樀母北径贾赶蛲粋€(gè)內(nèi)存塊，一旦指針指向的主線程內(nèi)存被銷毀，那么指針副本指向的就是被銷毀的內(nèi)存，導(dǎo)致野指針，

1.2.4 傳遞的參數(shù)是指針

  void func(const string& s)
 { cout <<"子線程id是 " << std::this_thread::get_id() << endl; }
 
int main(){
 
  const char* name = "Santa Claus";
  
     thread t(func, &w, name); //ok。首先name在主線程中以const char*類型作為副本被保存
                              //在thread中，當(dāng)向線程函數(shù)func傳參時(shí)，會(huì)先將之前的name副本隱式轉(zhuǎn) 
                               //換為string臨時(shí)對(duì)象再調(diào)用move傳給func的參數(shù)s
                             //同時(shí)要注意，這個(gè)隱式轉(zhuǎn)換發(fā)生在子線程調(diào)用時(shí)，即在子線程中創(chuàng)建這個(gè)臨 
                             // 時(shí)對(duì)象。這就需要確保主線程的生命周期長于子線程，否則name副本就會(huì) 
                             /變成野指針，從而無法正確構(gòu)造出string對(duì)象。
    
  
 
    //std::thread t6(&Widget::func, &w, string(name)); //為避免上述的隱式轉(zhuǎn)換可以帶來的bug?？?
                                                      //以在主線程先構(gòu)造好一個(gè)string臨時(shí)對(duì)象， 
                                                      //再傳入thread中。這樣哪怕調(diào)用的是 
                                                     //detach，子線程也很安全
 
    t.join();  //如果這里改成t.detach,并且如果主線程生命期在這行結(jié)束時(shí)（意味著主線程在子線程前面 
               //完成運(yùn)行），就可能發(fā)生野指針現(xiàn)象。
}

1.3 傳入智能指針unique_ptr

智能指針其實(shí)也是個(gè)模板類，這里單獨(dú)拿出來講一下

void myPrint3(unique_ptr<A> pgn) {cout << myp.get() << endl;}//00E6BEB8
 
int main() {
 
 unique_ptr<int> myp(new int(100));
 
   thread mytobj(myPrint3,myp); //錯(cuò)誤，首先unique_prt無法進(jìn)行拷貝，只能移動(dòng)。而myp是一個(gè)
                               //左值，不能對(duì)它進(jìn)行移動(dòng)構(gòu)造產(chǎn)生一個(gè)副本放入thread
   thread mytobj(myPrint3,std::move(myp));//ok,std::move(myp)返回一個(gè)右值，因此調(diào)用移動(dòng)構(gòu)造產(chǎn) 
                                          //生一個(gè)副本放到thread中，這些都發(fā)生在主線程
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

再者，討論一下上述代碼在使用detach時(shí)的情況。在此之前看下面代碼

class B {
private:
    int m_b;
public:
    B(int b) :m_b(b) { cout << "轉(zhuǎn)換構(gòu)造" << endl; }
    ~B() { cout << "析構(gòu)函數(shù)" << endl; }
};
 
void myPrint3(unique_ptr<B> pgn) { cout << pgn.get() << endl; }
 
int main() {
    unique_ptr<B> t1(new B(5));
    {
        unique_ptr<B> t2 = std::move(t1);
        cout << "時(shí)間點(diǎn)1" << endl;
    }
    cout << "時(shí)間點(diǎn)2" << endl;
    return 0;
}

輸出結(jié)果：

轉(zhuǎn)換構(gòu)造
時(shí)間點(diǎn)1
析構(gòu)函數(shù)
時(shí)間點(diǎn)2

這說明t1被銷毀時(shí)不會(huì)調(diào)用類B的析構(gòu)函數(shù)，也不會(huì)釋放分配的堆區(qū)內(nèi)存。因?yàn)閠1所含的指針由于后面的move操作已經(jīng)被置空了。t2退出作用域時(shí)自動(dòng)銷毀，調(diào)用類的析構(gòu)函數(shù)，并釋放堆區(qū)內(nèi)存

回過頭

 void myPrint3(unique_ptr<int> pgn) {cout << myp.get() << endl;}
 
int main(){
   unique_ptr<int> myp(new int(100));
 
   thread mytobj(myPrint3,std::move(myp)); 
                                         
    mytobj.detach();//即使主線程比子線程先結(jié)束，那么myp在銷毀時(shí)也不會(huì)釋放堆區(qū)內(nèi)存
                   //此時(shí)pgn包含的指針指向那塊堆區(qū)內(nèi)存。
                   //那么pgn在C++運(yùn)行時(shí)庫中銷毀時(shí)，會(huì)釋放堆區(qū)內(nèi)存，不會(huì)造成內(nèi)存泄漏
                   //因此用detach也是安全的
}

到此這篇關(guān)于C++多線程傳參的實(shí)現(xiàn)方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++多線程傳參內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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