C++ 併發編程（一）：建立線程

這個系列是我近期學習 C++ 併發編程的總結，文章和代碼最初都是基於 Boost.Thread，可是最近愈來愈發現，STL 內置的線程和同步工具已經足夠完善了。

STL 和 Boost 線程，在設計和用法上極其類似，一旦掌握了一個，不難切換到另外一個。若是非要比較的話，Boost 更完善一些，好比 Boost 提供了 thread_group 和 upgrade_lock，STL 則沒有。

此節介紹「線程的建立」。

Hello 1

經過一個不帶參數的函數建立線程。

#include <iostream>
#include <thread>

void Hello() {
  // 睡眠一秒以模擬數據處理。
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}

int main() {
  // 建立一個線程對象，注意函數 Hello 將當即運行。
  std::thread t(&Hello);

  // 等待線程結束。
  // 不然線程還沒執行（完），主程序就已經結束了。
  t.join();

  return 0;
}

Hello 2

經過一個帶參數的函數建立線程。

#include <iostream>
#include <thread>

void Hello(const char* what) {
  // 睡眠一秒以模擬數據處理。
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
  std::cout << "Hello, " << what << "!" << std::endl;
}

int main() {
  std::thread t(&Hello, "World");
  
  // 等價於使用 bind：
  //   std::thread t(std::bind(&Hello, "World"));

  t.join();

  return 0;
}

Hello 3

經過一個函數對象——即仿函數（functor）——建立線程。

#include <iostream>
#include <thread>

class Hello {
public:
  void operator()(const char* what) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    std::cout << "Hello, " << what << "!" << std::endl;
  }
};

int main() {
  Hello hello;

  // 方式一：拷貝函數對象。
  std::thread t1(hello, "World");
  t1.join();

  // 方式二：不拷貝函數對象，經過 boost::ref 傳入引用。
  // 用戶必須保證被線程引用的函數對象，擁有超出線程的生命期。
  // 好比這裏經過 join 線程保證了這一點。 
  std::thread t2(std::ref(hello), "World");
  t2.

  return 0;
}

Hello 4

經過一個成員函數建立線程。
與前例不一樣之處在於，須要以 bind 綁定 this 指針做爲第一個參數。

#include <iostream>
#include <thread>

class Hello {
public:
  Hello() {
    std::thread t(std::bind(&Hello::Entry, this, "World"));
    t.join();
  }

private:
  // 線程函數
  void Entry(const char* what) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    std::cout << "Hello, " << what << "!" << std::endl;
  }
};

int main() {
  Hello hello;
  return 0;
}

Counter

建立兩個線程，各自倒着計數。
此例順帶演示了 detached 線程，被 detached 的線程，自生自滅，不受控制，沒法再 join。

#include <iostream>
#include <thread>

class Counter {
public:
  Counter(int value) : value_(value) {
  }

  void operator()() {
    while (value_ > 0) {
      std::cout << value_ << " ";
      --value_;
      std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
    std::cout << std::endl;
  }

private:
  int value_;
};

int main() {
  std::thread t1(Counter(3));
  t1.join();

  std::thread t2(Counter(3));
  t2.detach();

  // 等待幾秒，否則 t2 根本沒機會執行。
  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(4));
  
  return 0;
}