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c++中std::thread构造函数的注意事项

news 来源：原创 2025/5/17 9:25:10

一、问题引出

二、示例代码及输出结果

三、详细解释

关键点解析

1. 第一次拷贝构造：临时对象（mData=101）

2. 第二次拷贝构造：线程内部存储对象（mData=102）

3. 第三次拷贝构造：线程函数参数 p4（mData=103）

析构顺序验证

结论

一、问题引出

函数原型详见
https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/thread/thread

本文只讲第三个形式。

c++标准规定

根据C++的标准，当使用std::thread创建线程时，所有的参数都会被拷贝到线程的内部存储中，然后再传递给线程函数。这是因为线程可能在参数所在的作用域结束后才执行，所以必须确保参数的生存期足够长。所以，当传递对象作为参数时，会进行一次拷贝构造，创建该对象的副本，存储在线程的内部。

为了验证上述规则。写一段示例代码看看。

二、示例代码及输出结果

代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>

class Foo{
public:
    Foo(int d):mData(d){
        std::cout<<"Foo():"<<this<<" :"<<mData<<std::endl;
    }
    Foo(const Foo& foo){
        mData = foo.mData + 1;
        std::cout<<"Foo(const Foo& foo):"<<this<<" :"<<mData<<std::endl;
    }
    ~Foo(){
        std::cout<<"~Foo():"<<this<<" :"<<mData<<std::endl;
    }
    int getData() const{
        return mData;
    }
private:
    int mData;
};

void threadFunc(int p1,float p2,std::string p3,Foo p4)
{
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    std::cout<<p1<<" ,"<<p2<<" ,"<<p3<<" ,"<<&p4<<":"<<p4.getData()<<std::endl;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
    {
    std::thread t1;
    {
        float fd = 1.23;
        Foo foo1(100);
        //所有的参数都会被复制
        t1 = std::thread(threadFunc,12,fd,"test string para",foo1);
    }

    t1.join();
    }
    std::cout<<"exit"<<std::endl;
    return 0;
}

输出结果：

Foo():0x7fffd0445520 :100
Foo(const Foo& foo):0x7fffd04454a0 :101
Foo(const Foo& foo):0x55a08cdd72c8 :102
~Foo():0x7fffd04454a0 :101
~Foo():0x7fffd0445520 :100
Foo(const Foo& foo):0x7f5b04383d8c :103
12 ,1.23 ,test string para ,0x7f5b04383d8c:103
~Foo():0x7f5b04383d8c :103
~Foo():0x55a08cdd72c8 :102
exit

先看内层块作用域的float fd变量。当内层块作用域结束之后，foo1和fd将失效，从第7行输出可以看到最终线程t1中仍然打印出了1.23，即正确的原来的fd的值。这就说明在构造t1是fd被拷贝到了t1线程内部。

再看foo1对象。原始foo1对象的析构是在内层块作用域结束时发生的，打印输出了第5行。从输出的第2行可以看到在构造线程t1时，确实是先发生了对foo1的拷贝构造。这印证了c++标准中的规定。

更多疑惑：为什么会发生三次拷贝构造？

第4行和第5行输出，表明在原始的foo1对象被析构之前先析构了第一次拷贝构造的对象(101)。这是为什么呢？如果第一次拷贝构造得到的对象(101)是线程内部存储的对象的话，那这个对象不应该这么早就被析构掉，而是应该跟随线程t1的生命周期在外层块作用域结束时被析构。所以有理由认为第一次拷贝构造得到的对象是一个临时对象，第二次拷贝构造得到的对象(102)才是线程内部存储的对象。第9行输出印证了这一观点。

以下是对这一段代码的详细解释。

三、详细解释

关键点解析

通过代码和输出，可以明确三次拷贝构造的来源及析构顺序：

1. 第一次拷贝构造：临时对象（`mData=101`）

触发时机：当调用 std::thread 构造函数时，参数 foo1 需要被传递到线程的内部存储。
具体过程：
- 参数 foo1 是左值，需通过 decay-copy 生成一个临时副本。
- 此处触发第一次拷贝构造函数：
```
Foo(const Foo& foo):0x7fffd04454a0 :101
```
析构时机：
- 这个临时对象在 std::thread 构造函数完成后立即析构（因为它仅用于初始化线程的内部存储）。
- 对应输出中的析构顺序：
```
~Foo():0x7fffd04454a0 :101  // 临时对象析构
~Foo():0x7fffd0445520 :100  // 原始对象析构
```

2. 第二次拷贝构造：线程内部存储对象（`mData=102`）

触发时机：线程启动时，需要将参数从主线程传递到新线程的上下文。
具体过程：
- 临时对象（mData=101）会被移动（或拷贝，若无移动语义）到线程的内部存储。
- 由于 Foo 未定义移动构造函数，此处触发第二次拷贝构造函数：
```
Foo(const Foo& foo):0x55a08cdd72c8 :102
```
生命周期：
- 该对象存储在线程内部，直到线程执行完毕才会析构。
- 对应输出中的析构顺序：
```
~Foo():0x55a08cdd72c8 :102  // 线程内部对象析构（在 `t1.join()` 之后）
```

3. 第三次拷贝构造：线程函数参数 `p4`（`mData=103`）

触发时机：线程函数 threadFunc 的参数 p4 是按值传递的。
具体过程：
- 线程内部存储的对象（mData=102）需要拷贝到 p4 中。
- 触发第三次拷贝构造函数：
```
Foo(const Foo& foo):0x7f5b04383d8c :103
```
生命周期：
- p4 在 threadFunc 执行结束时析构。
- 对应输出中的析构顺序：
```
~Foo():0x7f5b04383d8c :103  // 函数参数析构
```

析构顺序验证

原始对象 foo1（mData=100）：
- 在其所在块作用域结束时析构（{ ... Foo foo1(100); ... } 结束）。
临时对象（mData=101）：
- 在 std::thread 构造函数完成后立即析构。
线程内部存储对象（mData=102）：
- 在 t1.join() 后析构（线程完全结束时）。
函数参数 p4（mData=103）：
- 在 threadFunc 执行结束时析构。

输出结果与上述逻辑完全一致：

~Foo():0x7fffd04454a0 :101  // 临时对象析构
~Foo():0x7fffd0445520 :100  // 原始对象析构
~Foo():0x7f5b04383d8c :103  // 函数参数析构
~Foo():0x55a08cdd72c8 :102  // 线程内部存储对象析构