「C++ 多线程」线程归属权及其转移

线程归属权

基本概念

在 C++ 中，线程归属权是指对线程对象生命周期的控制。当一个线程被创建后，需要确保它被正确地管理。

当我们用 std::thread 类创建了一个线程 t，那么 t 对象就拥有对所创建的新的子线程的归属权。在之后我们可以调用 join() 来等待子线程执行完毕；也可以调用 detach() 将现场分离，在后台独立运行，此时 t 对子线程的归属权被转移。

#include <iostream>
#include <thread>

void foo(){
	std::cout << "Kirisame Marisa" << "\n";
}

int main(){
	std::thread t(foo);
    t.join();   // 等待线程执行完毕
    // t.detach(); // 不等待，放到后台运行，t的线程归属权被转移

	return 0;
}

线程归属权的转移

C++11 引入的移动语义在线程归属权转移上有着重要的作用。std::thread 线程对象是可移动的，但不可拷贝。

#include <iostream>
#include <thread>

void foo() {
    std::cout << "Kirisame Marisa" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread t1(foo);
    std::thread t2 = std::move(t1);  // t1的线程归属权从转移到t2
    // t1 变成空线程，不关联任何线程函数；t2 关联线程函数 foo
    // t1 是 unjoinable 的
    t2.join();
    
    return 0;
}

在上面的代码中，t2 = std::move(t1) 将 t1 所代表的线程的归属权转移到了 t2。然后，t1 不再拥有线程的归属权，而 t2 负责管理线程的执行和生命周期，关联的是函数 foo()，之后我们选择调用 join() 等待线程 t2 执行完毕。

运行结果如下:

接下来再看一个复杂一点的示例：

#include <iostream>
#include <thread>

void foo1(){
	std::cout << "Kirisame Marisa" << "\n";
}

void foo2(){
	std::cout << "Alice Margatroid" << "\n";
}

int main(){
	std::thread t1(foo1); 		   // t1 关联线程函数 foo1
	std::thread t2(std::move(t1)); // t1 的线程归属权转移给 t2，t1 变成空线程，t2 关联 foo1
	t1 = std::thread(foo2);        // t1 关联线程函数 foo2

	// 此时两个线程都是 joinable 的
	std::cout << "t1 is joinable: " << t1.joinable() << "\n";
	std::cout << "t2 is joinable: " << t2.joinable() << "\n";

	std::thread t3;
	t3 = std::move(t2);   // t2 的线程归属权转移给 t3，t2 变成空线程，t3 关联 foo1
	// t1 = std::move(t3);  // ERROR
	// t1 拥有一个线程的归属权（关联 foo2）且还未执行结束（还未 join 或 detach）
	// 一个 std::thread 同一时间只能拥有一个线程的归属权

	// t2 没有关联任何函数，是 unjoinable 的
	t1.join();
	t3.join();

	return 0;
}