有没有一种安全的方法让 std::thread 作为类的成员？

Question

我想使用一个管理一个线程（或多个线程）的类。使用组合，这看起来像：

class MyClass{
private:
    std::thread mythread;
    void _ThreadMain();
public:
    MyClass();
    // other fields
}

因为

std::thread

的默认构造函数毫无意义，我需要在

MyClass

构造函数中显式调用它：

MyClass::MyClass() : mythread(&MyClass::_ThreadMain,this) {}

但是，在这种情况下，

_ThreadMain

方法可能会在

MyClass

构建之前执行，从而导致任何奇怪的行为。这显然是不安全的。我该如何解决这个问题？

一个明显的解决方案是使用指向

std::thread

的指针，并添加另一个成员函数：

void MyClass::Start(){
    // This time mythread is of type  std::thread*
    mythread = new std::thread(&MyClass::_ThreadMain,this); // One could use std::unique_pointer instead.
}

这会启动该线程。在这种情况下，它将在类构造完成后调用，这确实是安全的。

但是，我想知道是否有任何合理的解决方案可以让我不使用指针。感觉这应该是可能的（嘿，在构造类时必须有一种方法来启动线程！），但我无法想出任何不会引起麻烦的东西。

我考虑过使用条件变量，以便

_ThreadMain

等待构造函数完成其工作，但我不能在构造类之前使用条件变量，对吧？ （如果

MyClass

是派生类，这也没有帮助）

Answer 1

您可以将线程与 移动语义结合使用：

class MyClass final
{
private:
    std::thread mythread;
    void _ThreadMain();
public:
    MyClass()
        : mythread{} // default constructor
    {
        // move assignment
        mythread = std::thread{&MyClass::_ThreadMain, this};
    }
};

移动赋值运算符记录在下页中。特别是，它是

noexcept

并且没有创建新线程。

• http://en.cppreference.com/w/cpp/thread/thread/operator%3D

Answer 2

一般来说，没有比拥有单独的

Start

函数更好的方法了。

假设

MyClass

是某个未来（未知）类

Derived

的基类。如果线程在

MyClass

构造函数运行时（或之前）启动，它总是有调用被

Derived

覆盖的某些虚拟函数的“错误”实现的风险。

避免这种情况的唯一方法是让线程等待，直到

Derived

完全构造完毕，而唯一的方法是在

Derived

构造函数完成后调用其他函数来告诉线程“开始” ...这意味着您必须具有某种单独调用的

Go

函数。

您不妨只使用单独调用的

Start

函数，而放弃等待的复杂性。

[更新]

请注意，对于复杂的类，“两阶段构造”是一些人推荐的习惯用法。启动线程将无缝地进入“初始化”阶段。

Answer 3

考虑将任务与线程管理和启动分开。

一个类创建一个运行器和任何同步原语等，另一个类负责启动它。这使得可运行的构造在线程开始之前失败。

这也意味着可运行对象在运行之前已完全构建。

现在，第一遍将使跑步者成为

std::thread

，但一些有助于中止、清理和继续的东西可能会很有用。

运行对象可以是一个简单的可调用对象，或者可以为可运行对象添加额外的支持以与其交互。

Answer 4

没有必要滥用指针。有两件事需要注意：

• std::thread

  有一个移动赋值运算符，我们可以用它来在初始化后启动它

• std::thread

  需要正确分离或加入（接受的答案失败）

class MyClass {
private:
    std::thread mythread;
    void ThreadMain(); // note: names like _ThreadMain are reserved; remove the _
public:
    MyClass() {
        // can't init mythread in member initializer list because it might result
        // in _ThreadMain() using this object before it's fully initialized
        mythread = std::thread(&MyClass::ThreadMain, this);
    }

    ~MyClass() {
        mythread.join(); // remember to join here, or to detach in the default constructor
    }

    // other fields ...
}

请注意，

ThreadMain()

可以在

MyClass

完全初始化之前执行。然而，这并不重要，因为此时它的所有子对象都已初始化。 只有当

MyClass

是多态类时才会出现问题，在这种情况下，您应该创建一个单独的

Start()

成员函数。

---

注意：如果您使用的是 C++20，则可以避免编写析构函数，只需使用

std::jthread

代替

std::thread

。