编程笔记 - C++ 线程的创建

在 C++ 编程中一般使用 std::thread 来进行创建多个线程，实现并发执行、提升程序性能。

1. 线程的创建和启动

最简单的方式就是将一个可调用对象（函数、函数对象、lambda 表达式）传给 std::thread 构造函数：

#include <iostream>
#include <thread>

void hello() {
    std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t(hello);
    t.join();
    return 0;

上述过程有几个关键点：

• 线程在构造完毕后交由操作系统进行调度，常用的构造函数有：
  • 默认构造函数： thread() noexcept;
  • 初始化构造函数：explicit thread(FN&& fn, Args&&... args);
  • 拷贝构造函数：thread(const thread&) = delete;
  • 移动构造函数：thread(thread&& x) noexcept;
• 可被 joinable 的线程对象必须在它们被销毁之前被主线程 join （阻塞等待）或者将其设置为 deteched（分离，不再管理）。否则，std::terminate() 会被触发，程序异常终止。

2. 重要的成员函数

• get_id()：获取线程的 ID，返回一个 std::thread::id 对象。

• joinable()：检查当前线程是否被 join。

• detach()：将当前线程对象所代表的执行实例与此线程对象分离，使得线程可以单独执行。

• swap()：交换两个线程对象所代表的底层句柄，参数是两个线程对象；

• std::this_thread::getid()：获取当前线程的ID；

• std::this_thread::yield()：当前线程放弃执行，操作系统调度另一线程继续执行；

• sleep_until()：线程休眠至某个指定的时刻，才被重新唤醒；

• sleep_for()： 线程休眠某个指定的时间片，才被重新唤醒；

3. 使用线程的注意事项

1. 缩小并发边界：仅并发真正耗时、可并行的部分；过度并行会增加上下文切换开销。

2. 避免过度细粒度线程：启动/销毁线程代价大，频繁创建数量众多的小任务不划算。

3. 保持数据结构线程安全：共享可变数据必须受同步原语保护，或设计为无锁/不可变对象。

4. 统一异常处理：在线程入口捕获所有异常，避免 std::terminate。

   std::thread t([]{
       try {
           do_work();
       } catch (...) {
           log_error();
       }
   });
   

5. 合理利用硬件资源：可调用 std::thread::hardware_concurrency() 获取推荐并发数，根据负载动态调整线程数。