C++并发之转移线程所有权

假设要写一个在后台启动线程的函数,并想通过新线程返回的所有权去调用这个函数,而不是等待线程结束再去调用;或完全与之相反的想法:创建一个线程,并在函数中转移所有权,都必须要等待线程结束。所以,新线程的所有权都需要转移。C++标准库中有很多资源占有(resource-owning)类型,比如std::ifstreamstd::unique_ptr还有std::thread都是可移动,但不可拷贝。这就说明执行线程的所有权可以在std::thread实例中移动,下面将展示一个例子。例子中,创建了两个执行线程,并且在std::thread实例之间(t1,t2和t3)转移所有权:

void some_function();
void some_other_function();
std::thread t1(some_function);            // 1
std::thread t2=std::move(t1);            // 2
t1=std::thread(some_other_function);    // 3
std::thread t3;                            // 4
t3=std::move(t2);                        // 5
t1=std::move(t3);                        // 6 赋值操作将使程序崩溃

 首先,新线程开始与t1相关联①。当显式使用std::move()创建t2后②,t1的所有权就转移给了t2。之后,t1和执行线程已经没有关联了,执行some_function的函数线程与t2关联。然后,一个临时std::thread对象相关的线程启动了③。为什么不显式调用std::move()转移所有权呢?因为,所有者是一个临时对象——移动操作将会隐式的调用。t3使用默认构造方式创建④,与任何执行线程都没有关联。调用std::move()将与t2关联线程的所有权转移到t3中⑤。因为t2是一个命名对象,需要显式的调用std::move()。移动操作 #5 完成后,t1与执行some_other_function的线程相关联,t2与任何线程都无关联,t3与执行some_function的线程相关联。最后一个移动操作,将some_function线程的所有权转移⑥给t1。不过,t1已经有了一个关联的线程(执行some_other_function的线程),所以这里系统直接调用std::terminate()终止程序继续运行。这样做(不抛出异常,std::terminate()noexcept函数)是为了保证与std::thread的析构函数的行为一致。

std::thread支持移动,就意味着线程的所有权可以在函数外进行转移,就如下面程序一样。

std::thread f()
{
  void some_function();
  return std::thread(some_function);
}
std::thread g()
{
  void some_other_function(int);
  std::thread t(some_other_function,42);
  return t;
}

  返回一个thread的对象,当所有权可以在函数内部传递,就允许std::thread实例可作为参数进行传递,代码如下:

void f(std::thread t);
void g()
{
  void some_function();
  f(std::thread(some_function));
  std::thread t(some_function);
  f(std::move(t));
}

 std::thread支持移动的好处是可以创建thread_guard类的实例,并且拥有其线程所有权。当thread_guard对象所持有的线程被引用时,移动操作就可以避免很多不必要的麻烦;这意味着,当某个对象转移了线程的所有权后,它就不能对线程进行加入或分离。为了确保线程程序退出前完成,下面的代码里定义了scoped_thread类。现在,我们来看一下这段代码: 

class scoped_thread
{
  std::thread t;
public:
  explicit scoped_thread(std::thread t_):                 // 1
    t(std::move(t_))
  {
    if(!t.joinable())                                     // 2
      throw std::logic_error(“No thread”);
  }
  ~scoped_thread()
  {
    t.join();                                            // 3
  }
  scoped_thread(scoped_thread const&)=delete;
  scoped_thread& operator=(scoped_thread const&)=delete;
};
struct func; 
void f()
{
  int some_local_state;
  scoped_thread t(std::thread(func(some_local_state)));    // 4
  do_something_in_current_thread();
}                                                        // 5

  新线程直接传递到scoped_thread中④,而非创建一个独立变量。当主线程到达f()函数末尾时⑤,scoped_thread对象就会销毁,然后加入③到的构造函数①创建的线程对象中去。在清单2.3中的thread_guard类,需要在析构中检查线程是否”可加入”。这里把检查放在了构造函数中②,并且当线程不可加入时,抛出异常。

量产线程:

void do_work(unsigned id);
void f()
{
  std::vector<std::thread> threads;
  for(unsigned i=0; i < 20; ++i)
  {
    threads.push_back(std::thread(do_work,i)); // 产生线程
  } 
  std::for_each(threads.begin(),threads.end(),
                  std::mem_fn(&std::thread::join)); // 对每个线程调用join()
}

  将std::thread放入std::vector是向线程自动化管理迈出的第一步:并非为这些线程创建独立的变量,并且直接加入,而是把它们当做一个组。

 

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