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c++如何实现多线程编程 使用std::thread创建与管理线程【并发编程】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-12-22 12:26:03

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来源于php中文网

原创

C++多线程编程首选std::thread,需用join或detach管理生命周期,共享数据须用mutex或atomic防护竞态,线程通信依赖condition_variable实现等待通知。

c++如何实现多线程编程 使用std::thread创建与管理线程【并发编程】

在 C++ 中实现多线程编程,最直接的方式是使用 std::thread(C++11 引入),它封装了底层线程操作,让开发者能安全、简洁地创建和管理并发执行的线程。

创建线程:传入可调用对象

std::thread 构造时接受一个可调用对象(函数指针、lambda、绑定后的函数对象等)及对应参数。注意:参数默认按值传递,如需引用需用 std::ref 包装。

  • 直接调用普通函数:

  void task(int id) { std::cout   std::thread t(task, 42);

  • 使用 lambda 表达式(更常用):

  int x = 10;
  std::thread t([&x]() { x++; std::cout

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  • 传递引用需显式包装:

  std::vector data = {1,2,3};
  std::thread t([](std::vector& v) { v.push_back(4); }, std::ref(data));

线程生命周期管理:join 与 detach

每个 std::thread 对象必须在析构前明确决定其归属:要么等待它结束(join()),要么分离它使其后台运行(detach())。否则程序会调用 std::terminate() 终止。

  • t.join():当前线程阻塞,直到 t 执行完成;适用于需要结果或同步完成的场景
  • t.detach():将线程与 std::thread 对象解绑,成为“守护线程”,系统自动回收资源;适合不关心执行结果的后台任务(如日志上报)
  • 推荐在 RAII 封装中确保调用(例如自定义 scoped_thread 类或使用 std::jthread(C++20))

线程间共享数据:避免竞态与数据竞争

多个线程访问同一内存位置且至少一个为写操作时,若无同步机制,即构成未定义行为的数据竞争。常用防护手段:

  • std::mutex + std::lock_guard:最基础的互斥保护

  std::mutex mtx;
  int counter = 0;
  auto inc = [&]() {
    for (int i = 0; i       std::lock_guard<:mutex> lock(mtx);
      ++counter;
    }
  };

  • 避免死锁:按固定顺序加锁、使用 std::lockstd::adopt_lock、或改用无锁结构(如 std::atomic 处理简单标量)
  • std::atomic 适合计数器、标志位等轻量同步,性能优于互斥锁

线程通信:条件变量与等待通知机制

当线程需等待某个条件成立(如缓冲区非空、任务就绪),应使用 std::condition_variable 配合 std::mutex 实现高效等待,而非轮询。

  • 生产者-消费者模型中,消费者等待队列非空:
      std::queue q;
      std::mutex q_mtx;
      std::condition_variable q_cv;
      // 消费者
      std::unique_lock<:mutex> lock(q_mtx);
      q_cv.wait(lock, [&q] { return !q.empty(); });
      int val = q.front(); q.pop();
  • 生产者插入后通知:
      {
        std::lock_guard<:mutex> lock(q_mtx);
        q.push(val);
      }
      q_cv.notify_one(); // 或 notify_all()

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