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深入了解linux系统—— 线程封装

news 2025/8/27 5:04:08

C++11线程库

C++11也提供了对应的线程库，在头文件<thread>中；C++11将其封装成thread类，通过类实例化出对象，调用类内成员方法进行线程控制。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void func()
{int cnt = 3;while(cnt--){cout<<"thread : "<<cnt<<endl;sleep(1); }
}
int main()
{thread td(func);//创建线程sleep(5);td.detach();//线程分离td.join();//线程等待return 0;
}

线程封装

C++11实现的线程thread是对pthread库的封装，这里也对pthread库做简单封装；

首先要封装实现一个thread类，其中要包括成员变量：线程ID、分离状态（detach）、运行状态（runing）、返回值、线程名称等等

namespace mypthread
{class thread{public:private:pthread_t _tid;std::string _name;bool _detach;bool _runing;void* retval;};
}

构造函数（创建线程）

像C++thread一样，在创建对象时就将线程要执行的方法传入，那在thread类中，就要存在一个成员变量func（没有参数、没有返回值的）

这里就要使用C++11语法：function包装器

using func = std::function<void(void)>;这样在类内定义void(void)类型的成员变量。

但是，我们知道，在调用pthread_create创建线程时，要传递的函数类型是(void*(void*))类型的，所以就还要存在一个void*(void*)类型的函数；我们可以将该方法实现成静态成员函数

但是，这个函数还要可以访问thread类内成员func，静态成员函数没有隐藏的this指针，这里可以将this作为参数传递给线程要调用的方法（pthread_create第四个参数）

namespace mypthread
{static int count = 1;using func = std::function<void(void)>;class thread{static void *routine(void *msg){// 传递的是this指针thread *td = static_cast<thread *>(msg);std::cout << td->_name << std::endl;// 调用funtd->_fun();return (void *)100;}public:thread(func fun) : retval(nullptr), _fun(fun), _detach(false){_name = "thread-" + std::to_string(count);count++;int n = pthread_create(&_tid, nullptr, routine, (void *)this);if (n != 0){std::cerr << "pthread_create" << std::endl;}_runing = true;}private:pthread_t _tid;std::string _name;bool _detach;bool _runing;void *retval;func _fun;};
}

这里为了方便测试，存在一个count计数器，为了生成线程名称_name。

线程分离

在创建线程之后，我们可以设置线程分离；

        void Detach(){if(_detach)return;pthread_detach(_tid);_deatch = true;}

线程取消

我们可以调用pthread_cancel来取消线程；

        bool Cancel(){if (_runing == false)return;int n = pthread_cancel(_tid);if (n != 0){std::cerr << "pthread_cancel" << std :: endl;return false;}return true;}

线程等待

新创建的线程在运行结束后，需要进行线程等待；这里实现就直接调用pthread_join阻塞等待线程；然后将线程的返回值放到_retval中。

      void Join(){pthread_join(_tid, &_retval);}

析构函数（回收线程）

对pthread库进行面向对象封装，在thread析构函数中，就要调用线程取消Cancel，然后调用Join回收线程并获取线程的返回值。

        ~thread(){Cancel();Join();}

测试`thread`

using namespace mypthread;
void test()
{int cnt = 3;while (cnt--){std::cout << "new thread : " << cnt << std::endl;sleep(1);}
}
int main()
{thread td(test);sleep(5);return 0;
}

在这里插入图片描述

这样在main函数中，就算我们没有显示调用Join等待，在线程thread对象出了作用域后，自动调用析构函数从而调用Cancel和Join回收线程。

番外

对于线程封装，这里实现了另外一种版本：

在创建thread对象之后并不会立即创建新线程，而是调用Start才会创建新线程；

此外我们可以在没有创建线程时设置detach分离状态，也可以在线程运行时设置detach分离状态；

namespace mythread
{static int count = 1;using func_t = std::function<void()>;class Thread{static void *rontinue(void *args){Thread *pt = static_cast<Thread *>(args);pt->_fun();return (void*)pt->_name.c_str();}void EnableDetach() { _detach = true; }void EnableRuning() { _runing = true; }public:Thread(func_t fun) : _tid(-1), _detach(false), _runing(false), _fun(fun), _retval(nullptr){_name = "thread- " + std::to_string(count);count++;}void Start(){if (_runing)return;// 创建线程int n = pthread_create(&_tid, nullptr, rontinue, this);if (n != 0){std::cerr << "pthread_create" << std::endl;exit(1);}EnableRuning();Detach();}void Detach(){if (_detach){if (_runing){pthread_detach(_tid);}EnableDetach();}}void Cancel(){if (_runing){pthread_cancel(_tid);}_runing = false;}void Join(){if (_detach)return;pthread_join(_tid, &_retval);}std::string GetName(){return _name;}private:pthread_t _tid;    // 线程idstd::string _name; // 线程名bool _detach;      // 分离状态bool _runing;      // 运行状态func_t _fun;         // 线程执行函数void *_retval;     // 返回值};
}