C++中的std::thread是C++11引入的線程庫的一部分，提供了創建和管理線程的能力。它封裝了操作系統的線程接口，使得在C++中更方便地進行多線程編程。
1. std::thread 的定義
std::thread 類位于<thread>頭文件中，定義在std命名空間下，用于表示一個獨立執行的線程對象。其基本聲明如下：
#include <thread>
std::thread 可以傳遞各種類型的參數，但要注意：
默認按值傳遞，如果要傳引用，用 std::ref(x)。
移動對象用 std::move，避免不必要的拷貝。
成員函數必須傳對象指針（&obj）。
2. std::thread 的構造函數
std::thread 提供了多個構造函數，允許不同方式創建線程。
(1) 默認構造函數
std::thread();
- 創建一個空的
std::thread對象，不與任何可執行線程關聯。
#include <iostream>
#include <thread>int main() {std::thread t; // 默認構造，不與任何線程關聯std::cout << "t is joinable? " << t.joinable() << std::endl; // 輸出 0（false）return 0;
}
(2) 可調用對象構造
template< class Function, class... Args >
explicit thread(Function&& f, Args&&... args);
- 傳入一個可調用對象（函數、函數對象、lambda 等）和參數，創建一個新的線程。
#include <iostream>
#include <thread>void func(int x) {std::cout << "Thread function with arg: " << x << std::endl;
}int main() {std::thread t(func, 10); // 創建線程并執行 func(10)t.join(); // 等待線程執行完畢return 0;
}
(3) 移動構造函數
thread(thread&& other) noexcept;
std::thread是不可拷貝的，但可以移動。- 該構造函數接收另一個
std::thread對象，并接管其線程。
#include <iostream>
#include <thread>void func() {std::cout << "Thread running\n";
}int main() {std::thread t1(func);std::thread t2 = std::move(t1); // t1移動到t2，t1不再管理線程t2.join();return 0;
}
(4) 拷貝構造（刪除）
thread(const thread&) = delete;
std::thread對象不能被拷貝，因為線程的所有權是唯一的。- 這樣設計是為了避免多個
std::thread對象管理同一個線程，導致未定義行為。
#include <thread>void func() {}int main() {std::thread t1(func);// std::thread t2 = t1; // ? 錯誤，不能拷貝return 0;
}
3. std::thread 的常用成員函數
(1) join() - 等待線程結束
void join();
- 阻塞調用線程，直到目標線程執行完畢。
- 必須在可聯結的線程上調用，否則會導致異常。
#include <iostream>
#include <thread>void func() {std::cout << "Thread running\n";
}int main() {std::thread t(func);t.join(); // 等待線程執行完畢return 0;
}
(2) detach() - 分離線程
void detach();
- 讓線程在后臺運行，與
std::thread對象分離。 - 線程對象會立即銷毀，但線程繼續執行，執行完畢后自動釋放資源。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>void func() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));std::cout << "Thread finished\n";
}int main() {std::thread t(func);t.detach(); // 線程進入后臺std::cout << "Main thread continues...\n";std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); // 主線程等待return 0;
}
注意：如果主線程退出而分離線程還未執行完，可能會導致未定義行為。因此應謹慎使用detach()。
(3) joinable() - 判斷線程是否可聯結
bool joinable() const noexcept;
- 如果線程對象管理一個有效線程，則返回
true。
std::thread t(func);
if (t.joinable()) {t.join();
}
(4) get_id() - 獲取線程ID
std::thread::id get_id() const noexcept;
- 獲取線程的唯一ID。
#include <iostream>
#include <thread>void func() {std::cout << "Thread ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}int main() {std::thread t(func);t.join();return 0;
}
(5) native_handle() - 獲取操作系統的線程句柄
native_handle_type native_handle();
- 獲取線程的原生句柄，可用于底層線程操作（如設置優先級等）。
(6) hardware_concurrency() - 獲取硬件支持的線程數
static unsigned int hardware_concurrency() noexcept;
- 返回系統建議的并發線程數。
#include <iostream>
#include <thread>int main() {std::cout << "Hardware concurrency: " << std::thread::hardware_concurrency() << std::endl;return 0;
}
4. std::thread 的用法示例
(1) 使用Lambda表達式
#include <iostream>
#include <thread>int main() {std::thread t([] {std::cout << "Lambda thread running\n";});t.join();return 0;
}
(2) 線程數組
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>void func(int i) {std::cout << "Thread " << i << " started\n";
}int main() {std::vector<std::thread> threads;for (int i = 0; i < 5; ++i) {threads.emplace_back(func, i);}for (auto& t : threads) {t.join();}return 0;
}
總結
std::thread不能拷貝，但可以移動。- 使用
join()等待線程結束，使用detach()分離線程。 - 使用
joinable()檢查線程是否可聯結。 - 使用
get_id()獲取線程ID。 hardware_concurrency()獲取系統支持的線程數。
多線程編程需要注意數據同步，否則可能導致數據競爭（race condition）等問題。可以使用std::mutex、std::condition_variable等同步機制來解決這些問題。
