C++多線程傳參的實(shí)現(xiàn)方法
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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