std::thread 管理：用法和最佳实践

Question

在 Java 中使用了一些线程之后，我试图找出线程，但我有点困惑。 两个问题：

• 我可以从线程扩展我的类还是必须通过处理程序从类中管理线程？
• 如何保存上述线程处理程序？ std::thread 本身似乎没有命名类型。

我们将不胜感激。

我如何解读这条信息？

src/CHandler.h:27:9: error: 'thread' in namespace 'std' does not name a type
         std::thread _thread;
         ^

这是我扩展线程的尝试：

src/CHandler.h:17:30: error: expected class-name before '{' token
 class CHandler : std::thread {
                              ^

完整但麻烦的标题：

#ifndef __projectm__CHandler__
#define __projectm__CHandler__

#include <set>
#include <vector>
#include <thread>

#include "CListener.h"

class CHandler {
    public:
        virtual bool subscribe(std::shared_ptr<CListener> aListener);
        virtual bool unsubscribe(std::shared_ptr<CListener> aListener);

        virtual bool hasSubscriber(std::shared_ptr<CListener> aListener);

        virtual ~CHandler() {}

    protected:
        std::thread _thread;
        std::vector<std::weak_ptr<CListener> > _subscribers;
        std::set<const CListener *> _subscribersSet;

        virtual void run();
};

#endif /* defined(__projectm__CDefaultHandler__) */

编译器版本：

bash-3.1$ g++ --version
g++.exe (GCC) 4.8.1

makefile（一团糟，我知道 - 还在学习这个该死的东西）：

CC=g++

OUTFILE=game

BINDIR=bin
SRCDIR=src
OBJDIR=obj

CFLAGS=
LDFLAGS=-std=c++0x



all: core

# Ядро проекта.
core: $(OBJDIR)/main.o $(OBJDIR)/CGame.o $(OBJDIR)/CHandler.o $(OBJDIR)/CListener.o
    $(CC) $(CFLAGS) $(wildcard $(OBJDIR)/*.o) -o $(BINDIR)/$(OUTFILE)

$(OBJDIR)/main.o: $(OBJDIR)
    $(CC) $(LDFLAGS) $(SRCDIR)/main.cpp -c -o $(OBJDIR)/main.o

$(OBJDIR)/CGame.o: $(OBJDIR)
    $(CC) $(LDFLAGS) $(SRCDIR)/CGame.cpp -c -o $(OBJDIR)/CGame.o

$(OBJDIR)/CHandler.o: $(OBJDIR)
    $(CC) $(LDFLAGS) $(SRCDIR)/CHandler.cpp -c -o $(OBJDIR)/CHandler.o

$(OBJDIR)/CListener.o: $(OBJDIR)
    $(CC) $(LDFLAGS) $(SRCDIR)/CListener.cpp -c -o $(OBJDIR)/CListener.o

# Создаем директорию для объектов, если ее нет.
$(OBJDIR):
    mkdir $(OBJDIR)

main.o: $(SRC)/main.cpp

Answer 1

使用std::thread 作为一个简单的局部变量的问题之一是它不是异常安全的。我承认我自己在演示小的 HelloWorlds 时经常犯这个错误。

不过，最好能准确地知道你要做什么，所以这里有一个关于使用std::thread 的异常安全方面的更详细说明：

#include <iostream>
#include <thread>

void f() {}
void g() {throw 1;}

int
main()
{
    try
    {
        std::thread t1{f};
        g();
        t1.join();
    }
    catch (...)
    {
        std::cout << "unexpected exception caught\n";
    }
}

在上面的示例中，我有一个“大型”程序，它“偶尔”会引发异常。通常我想在异常冒泡到main 之前捕获并处理它们。然而，作为最后的手段，main 本身被包裹在一个 try-catch-all 中。在这个例子中，我只是简单地打印出发生了非常糟糕的事情并退出。在一个更现实的例子中，您可以让您的客户有机会节省工作、释放内存或磁盘空间、启动一个不同的进程来提交错误报告等。

看起来不错，对吧？可惜错了。当你运行它时，输出是：

libc++abi.dylib: terminating
Abort trap: 6

在从main 正常返回之前，我没有通知我的客户出现问题。我期待这个输出：

unexpected exception caught

而不是 std::terminate() 被调用。

为什么？

事实证明，~thread() 看起来像这样：

thread::~thread()
{
    if (joinable())
        terminate();
}

所以当g() 抛出时，t1.~thread() 在堆栈展开期间运行，而t1.join() 不会被调用。因此t1.~thread() 调用std::terminate()。

别问我为什么。这是一个很长的故事，我缺乏客观公正地讲述它。

无论如何，你必须了解这种行为，并加以防范。

一种可能的解决方案是回到包装设计，可能使用 OP 首次提出并在其他答案中警告不要使用的私有继承：

class CHandler
    : private std::thread
{
public:
    using std::thread::thread;
    CHandler() = default;
    CHandler(CHandler&&) = default;
    CHandler& operator=(CHandler&&) = default;
    ~CHandler()
    {
        if (joinable())
            join();  // or detach() if you prefer
    }
    CHandler(std::thread t) : std::thread(std::move(t)) {}

    using std::thread::join;
    using std::thread::detach;
    using std::thread::joinable;
    using std::thread::get_id;
    using std::thread::hardware_concurrency;

    void swap(CHandler& x) {std::thread::swap(x);}
};

inline void swap(CHandler& x, CHandler& y) {x.swap(y);}

目的是创建一个新类型，比如CHandler，它的行为就像std::thread，除了它的析构函数。 ~CHandler() 应该在其析构函数中调用 join() 或 detach()。我在上面选择了join()。现在可以在我的示例代码中简单地将CHandler 替换为std::thread：

int
main()
{
    try
    {
        CHandler t1{f};
        g();
        t1.join();
    }
    catch (...)
    {
        std::cout << "unexpected exception caught\n";
    }
}

现在的输出是：

unexpected exception caught

如预期的那样。

为什么在~CHandler() 中选择join() 而不是detach()？

如果您使用join()，则主线程的堆栈展开将阻塞，直到f() 完成。这可能是您想要的，也可能不是。我不能为你回答这个问题。只有您可以为您的应用程序决定这个设计问题。考虑：

// simulate a long running thread
void f() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::minutes(10));}

main() 线程在g() 下仍然会抛出异常，但现在它会在展开时挂起，并且仅在 10 分钟后打印出来：

unexpected exception caught

然后退出。也许是因为f() 中使用的引用或资源，这就是您需要发生的事情。但如果不是，那么您可以：

    ~CHandler()
    {
        if (joinable())
            detach();
    }

然后您的程序将立即输出“意外捕获异常”并返回，即使f() 仍在忙于处理（在main() 返回后f() 将作为应用程序正常关闭的一部分被强制取消)。

也许您的某些线程需要join()-on-unwinding，而其他线程需要detach()-on-unwinding。也许这会引导您使用两个类似CHandler 的包装器，或者一个基于策略的包装器。委员会无法就解决方案达成共识，因此您必须决定什么适合您，或者接受terminate()。

这直接使用了std::thread 非常非常低级的行为。对 Hello World 来说还可以，但在真正的应用程序中，最好封装在中级处理程序中，通过私有继承或作为私有数据成员。好消息是，在 C++11 中，现在可以可移植地编写中级处理程序（在 std::thread 之上），而不是像 C++98/ 中所必需的那样写入操作系统或第三方库。 03.

Answer 2

建议不要从std::thread 继承：反正它没有virtual 方法。我什至建议不要使用组合。

std::thread 的主要问题是它会在构建后立即启动一个线程（除非您使用其默认构造函数）。因此，许多情况都充满危险：

// BAD: Inheritance
class Derived: std::thread {
public:
    Derived(): std::thread(&Derived::go, this), _message("Hello, World!") {}

    void go() const { std::cout << _message << std::endl; }

private:
    std::string _message;
};

线程可能会在_message 构建之前执行go，从而导致数据争用。

// BAD: First Attribute
class FirstAttribute {
public:
    FirstAttribute(): _thread(&Derived::go, this), _message("Hello, World!") {}

    void go() const { std::cout << _message << std::endl; }

private:
    std::thread _thread;
    std::string _message;
};

同样的问题，线程可能会在_message 构建之前执行go，从而导致数据争用。

// BAD: Composition
class Safer {
public:
    virtual void go() const = 0;

protected:
    Safer(): _thread(&Derived::go, this) {}

private:
    std::thread _thread;
};

class Derived: Safer {
    virtual void go() const { std::cout << "Hello, World!\n"; }
};

同样的问题，线程可能会在Derived 构建之前执行go，从而导致数据争用。

---

如您所见，无论是继承还是组合，都非常容易在不知不觉中引发数据竞争。使用std::thread 作为类的last 属性 会起作用...如果你能确保没有人从这个类派生。

因此，在我看来，现在建议只使用std::thread 作为局部变量。请注意，如果您使用async 设施，您甚至不必自己管理std::thread。

Answer 3

Bjarne Stroustrup 在他的C++11 FAQ 中显示some examples of using std::thread。最简单的示例如下所示：

#include<thread>

void f();

struct F {
    void operator()();
};

int main()
{
    std::thread t1{f};  // f() executes in separate thread
    std::thread t2{F()};    // F()() executes in separate thread
}

一般来说，std::thread 不打算继承自。在构造函数中传递一个异步执行的函数。

如果您的编译器不支持std::thread，您可以改用Boost.Thread。它是fairly compatible，因此一旦您的编译器支持它，您就可以将其替换为std::thread。

Answer 4

首先，您使用的是什么编译器和编译器版本？ std::thread 是相当新的，直到最近才在其中一些中实现。那可能是你的问题。

第二个是你

#include <thread> 

第三（这不是你的直接问题）这不是如何在 c++ 中使用线程。你不继承它，你创建一个实例传递你希望它运行的函数。

std::thread mythread = std::thread(my_func);

（虽然您可以传递的不仅仅是一个简单的函数）

Answer 5

确保在编译和链接时使用：

g++ -std=c++11 your_file.cpp -o your_program 

弄乱 LDFLAGS 只会帮助链接，而不是编译。