C++多線程傳參怎么實現

這篇文章主要講解了“C++多線程傳參怎么實現”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C++多線程傳參怎么實現”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 );

源代碼很復雜，反正我是看不懂。但是有一點可以確定，默認情況下實參都是按值傳入產生一個副本到thread中（很多人可能都見過這句話，但可能不清楚具體細節，下面舉例說明）

實參從主線程傳遞到子線程的線程函數中，需要經過兩次傳遞。第1次發生在std::thread構造時，實參按值傳遞并以副本形式被保存到thread的tuple中，這一過程發生在主線程。第2次發生在向線程函數傳遞時，此次傳遞是由子線程發起即發生在子線程中，并將之前std::thread內部保存的副本以右值的形式(通過調用std::move())傳入線程函數。

1.1 內置類型的實參

1.1.1參數按值傳遞

默認情況下，所有參數（含第1個參數可調用對象）均按值并以副本的形式保存在std::thread對象中的tuple里。

這一點的實現類似于std::bind（不了解bind的可以去學習一下）

void func(int& a) //左值引用
{
    a = 6;
}
 
int main()
{
    int b = 1;
    thread t1(func,b); //錯誤。對實參b按值拷貝產生一個副本，將該副本存放在thread的tuple，
                       //隨后對副本 調用std::move,產生一個右值，而func中的參數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，先會創建一個std::ref類型的臨時對象，
                           //其中保存著對b的引用。然后這個std::ref再以副本的形式保存在
                         //thread的tuple中。隨后這個副本被move到線程函數，由于std::ref重載了
                        //operator T&(),因此會隱式轉換為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中來
 
    cout << b << endl;//b的輸出為6
    t1.join();
    return 0;
}

1.2 類類型的實參

1.2.1 傳遞的是左值對象

class A {
private:
    int m_i;
public:
    A(int i) :m_i(i) { cout << "轉換構造" <<std::this_thread::get_id()<<endl; }
    A(const A& a):m_i(a.m_i) {cout << "拷貝構造" <<std::this_thread::get_id()<< endl;}
     A(A&& a):m_i(a.m_i) { cout << "移動構造" << std::this_thread::get_id()<<endl;}
    ~A() {cout << "析構函數" <<std::this_thread::get_id()<< endl;}
};
 
void myPrint2(const A& a) 
{cout << "子線程參數地址是" <<&a<<std::this_thread::get_id()<< endl;}//4.子線程參數地址是0157D48049564
 
int main() {
    int i = 5;
    A myobj(i);//1.轉換構造25964    6.析構函數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.拷貝構造25964       5.析構函數49564
                                 //分析一下為什么上面會調用拷貝構造
                                 //myobj是一個左值對象，因此調用拷貝構造來生
                                 //成一個副本放入tuple中。這個過程發生在主線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

1.2.2 傳遞的是臨時對象（即右值對象）

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.轉換構造33312，3.移動構造33312 
                              //4.析構函數33312 5.析構函數30492
                               //首先，A（i)會調用轉換構造生成一個臨時對象
                                //隨后對這個臨時對象按值拷貝到thread中
                                // 由于臨時對象是個右值，因此調用的是移動構造
                                //這兩個構造都發生在主線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

關于臨時對象還有種可能

class A {
...//定義與前面一樣
};
 
void myPrint2(const A& a) //定義與前面一樣
{...}   //4.子線程參數地址是00E7D800 28216
 
int main() {
    int i = 5;
   A a(i); //1.轉換構造41312      6.析構函數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.移動構造41312  5.析構函數28216
                              //4.析構函數33312 5.析構函數30492
                               //因為move(a）返回的是一個右值，會調用移動構造生成到thread的 
                                 //tuple中。同樣的，這一步發生在主線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

1.2.3 傳遞的參數需要隱式類型轉換

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.轉換構造28552     4.析構函數28552
                          //分析：首先i按值傳入副本到thread，其類型仍然是int，這一步發生在主線程
                          //隨后，子線程調用move向線程函數傳參時,發生int到A的隱式類型轉換（調用 
                            /轉換構造），這一步發生在子線程中
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

需要說明的是，我看很多人認為如果調用detach的話，一旦主線程在子線程前面結束，那么i會被銷毀，導致隱式類型轉換時出錯。我覺得這是錯誤的，因為在主線程中，已經生成了一個i的副本到thread的tuple中，就算主線程結束，i被銷毀，但i的副本不會，除非是像前面提到的const char*類型的指針，因為指針和指針的副本都指向同一個內存塊，一旦指針指向的主線程內存被銷毀，那么指針副本指向的就是被銷毀的內存，導致野指針，

1.2.4 傳遞的參數是指針

  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，當向線程函數func傳參時，會先將之前的name副本隱式轉 
                               //換為string臨時對象再調用move傳給func的參數s
                             //同時要注意，這個隱式轉換發生在子線程調用時，即在子線程中創建這個臨 
                             // 時對象。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 
                             /變成野指針，從而無法正確構造出string對象。
    
  
 
    //std::thread t6(&Widget::func, &w, string(name)); //為避免上述的隱式轉換可以帶來的bug。可 
                                                      //以在主線程先構造好一個string臨時對象， 
                                                      //再傳入thread中。這樣哪怕調用的是 
                                                     //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束時（意味著主線程在子線程前面 
               //完成運行），就可能發生野指針現象。
}

1.3 傳入智能指針unique_ptr

智能指針其實也是個模板類，這里單獨拿出來講一下

void myPrint3(unique_ptr<A> pgn) {cout << myp.get() << endl;}//00E6BEB8
 
int main() {
 
 unique_ptr<int> myp(new int(100));
 
   thread mytobj(myPrint3,myp); //錯誤，首先unique_prt無法進行拷貝，只能移動。而myp是一個
                               //左值，不能對它進行移動構造產生一個副本放入thread
   thread mytobj(myPrint3,std::move(myp));//ok,std::move(myp)返回一個右值，因此調用移動構造產 
                                          //生一個副本放到thread中，這些都發生在主線程
    mytobj.join();
 
    return 0;
}

再者，討論一下上述代碼在使用detach時的情況。在此之前看下面代碼

class B {
private:
    int m_b;
public:
    B(int b) :m_b(b) { cout << "轉換構造" << endl; }
    ~B() { cout << "析構函數" << 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 << "時間點1" << endl;
    }
    cout << "時間點2" << endl;
    return 0;
}

輸出結果：

轉換構造
時間點1
析構函數
時間點2

這說明t1被銷毀時不會調用類B的析構函數，也不會釋放分配的堆區內存。因為t1所含的指針由于后面的move操作已經被置空了。t2退出作用域時自動銷毀，調用類的析構函數，并釋放堆區內存

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束，那么myp在銷毀時也不會釋放堆區內存
                   //此時pgn包含的指針指向那塊堆區內存。
                   //那么pgn在C++運行時庫中銷毀時，會釋放堆區內存，不會造成內存泄漏
                   //因此用detach也是安全的
}

感謝各位的閱讀，以上就是“C++多線程傳參怎么實現”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C++多線程傳參怎么實現這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！