C++11 认为什么是“线程”？答案

【问题标题】：What does C++11 consider to be a "thread"?C++11 认为什么是“线程”？
【发布时间】：2013-11-14 14:45:21
【问题描述】：

C++11 有一些线程的概念。例如，它定义了一个新的存储说明符 thread_local，并指定对于具有此存储说明符的变量，“每个线程都有一个不同的对象或引用”[basic.stc.thread]。

为此目的，什么被视为“线程”？是否只有使用标准线程库创建的线程（即由std::thread 对象表示的线程）？通过其他方式创建的线程（例如，直接在 Linux 上使用 pthreads）呢？如果我使用提供用户空间线程的库怎么办？每个线程都有自己的thread_local 对象副本（我真的不知道如何实现）？

如果答案是“它是由实现定义的，出于thread_local 之类的目的，它被认为是一个线程”，有人可以举一个例子来说明一个众所周知的实现是如何定义的吗？

【问题讨论】：

@texasbruce Java now 有那些关键字？他们在 17 年前就在那里。

标签： c++ multithreading c++11 language-lawyer thread-local-storage

【解决方案1】：

由于这些引号或main 标准状态在其自己的执行线程中运行，因此只有来自线程的组件支持库计数。

1 以下子条款描述了用于创建和管理线程 (1.10)、执行互斥以及在线程之间通信条件和值的组件，如表 148 所示。

到 1.10 的链接意味着正在谈论的线程就是这些。

1 执行线程（也称为线程）是程序中的单个控制流，包括初始...

因此，在我看来，threads 仅指 stdlib 线程（意味着 std::thread 和线程支持库在内部执行的任何操作）。当然thread_local 在许多情况下最终可能会使用本机线程（特别是当您考虑在特定系统上实现线程时通常不会有多个选择），但据我所知，标准没有保证。

【讨论】：

虽然这是真的，并且实现在技术上可以摆脱支持thread_local 仅使用std::thread 这将是一个质量差的实现。到目前为止，现有实现确保thread_local 与系统线程一起工作，并让std::thread 通过系统线程库支持获得对thread_local 的支持。
@bames53 不确定这如何适用于我的答案，我只是说 C++ 中的“线程”是在内部实现的，std::thread 显然是其中之一，但其他内部的东西可能会产生一个“线程”。即使在内部实现使用我们说的 pthreads，并且它们最终作为“线程”工作，该标准也知道这个 IMO 的保证。
是的，我同意你的观点，标准不保证std::thread 以外的任何内容。我只是在实践中补充一点，我知道thread_local 将与系统线程一起工作，而不仅仅是std::thread。
@bames53 是的，很可能，正如我在编辑中所说，在实施这类东西时，您并没有太多选择
还可以理解，main 在自己的线程上运行，具有自己的thread_local 变量，即使没有std::thread 对象。

【解决方案2】：

C++11 §1.10/1 定义了这些术语：

执行线程（也称为线程）是程序中的单一控制流，包括特定顶级函数的初始调用，并递归地包括线程随后执行的每个函数调用。 [ 注意： 当一个线程创建另一个线程时，对新线程顶层函数的初始调用由新线程执行，而不是由创建线程执行。 — 尾注 ]

斜体字表示这是确定的。您可能会争辩说这个定义在数学上是有缺陷的，因为每个函数调用都定义了一个新线程，但这显然是错误的。它们表示最大单一控制流，否则非规范注释将取消规范“递归包含”文本的效果。

从核心语言的角度来看，std::thread 导致这样的事情存在只是偶然的。

如果我使用提供用户空间线程的库会怎样？每个线程都有自己的 thread_local 对象副本（我真的不知道如何实现）？

没有内核调用就无法编写这样的库。很可能您进程中的所有线程都已经表示为高级抽象，例如 pthreads，只是为了满足内核。 C++ 标准库很可能是针对本机线程库编写的，以“正常工作”而无需额外的胶水。

例如，thread_local 对象在第一次访问时初始化，而不是在每个新线程启动时进行初始化，因此编译器只需插入基于 pthread_self 的查询即可访问并可能进行初始化。初始化将使用pthread_cleanup 设施注册一个析构函数。

这里的实现定义是预先存在的本机库是否与 C++ 兼容。假设他们提供了这一点，并且这是客户倾向于想要的东西，那么在它之上构建的所有其他线程库将自动兼容，除非出现其他冲突。

【讨论】：

因此，要真正回答 OP 的问题，您相信任何在程序中创建新控制流的东西都可以按照标准使用 thread_local 之类的东西

【解决方案3】：

该标准没有描述其他库和系统调用产生的线程的行为方式。就标准而言，它们的行为未定义。在 C++ 中没有其他方法可以创建多个线程：此类库或系统调用执行 C++ 标准未标准化的操作。

现在，每个此类库和系统调用都将按照其自身规范定义的方式运行。很多时候，C++ std::thread 甚至会构建在此类库或系统调用之上。没有具体说明交互的工作原理。

【讨论】：