C++ Thread库详解（从零开始掌握C++多线程编程）

一、什么是 C++ Thread 库？

C++11 标准引入了 <thread> 头文件，提供了对操作系统原生线程的封装，使开发者无需依赖平台特定的 API（如 Windows 的 CreateThread 或 POSIX 的 pthread）即可编写跨平台的多线程程序。

使用 thread 库，你可以轻松地创建、管理线程，并通过互斥锁、条件变量等同步机制协调多个线程之间的操作。

二、第一个多线程程序

下面是一个最简单的 C++ 多线程示例：

#include <iostream>#include <thread>void hello() {    std::cout << "Hello from thread!\n";}int main() {    std::thread t(hello);  // 创建一个新线程，执行 hello 函数    t.join();              // 等待线程执行完毕    std::cout << "Main thread continues.\n";    return 0;}

在这个例子中：

• std::thread t(hello) 创建了一个新线程，该线程会调用 hello() 函数。
• t.join() 表示主线程会等待子线程执行完成后再继续执行。

⚠️ 注意：如果不调用 join() 或 detach()，程序会在 std::thread 对象析构时调用 std::terminate()，导致程序异常终止！

三、线程的两种管理方式：join 与 detach

1. join()

调用 join() 后，当前线程会阻塞，直到目标线程执行完毕。这是最常用的方式，确保资源安全释放。

2. detach()

detach() 将线程与主线程分离，使其在后台独立运行。主线程不再等待它结束，但需注意：被 detach 的线程不能访问主线程的局部变量（可能已销毁）。

#include <iostream>#include <thread>#include <chrono>void background_task() {    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));    std::cout << "Background task done!\n";}int main() {    std::thread t(background_task);    t.detach();  // 分离线程    std::cout << "Main thread exits immediately.\n";    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); // 确保能看到输出    return 0;}

四、向线程函数传递参数

你可以在创建线程时传递参数：

#include <iostream>#include <thread>void print_sum(int a, int b) {    std::cout << a << " + " << b << " = " << (a + b) << "\n";}int main() {    std::thread t(print_sum, 10, 20);    t.join();    return 0;}

注意：默认情况下参数是按值拷贝传递的。如果需要引用传递，必须使用 std::ref()：

#include <iostream>#include <thread>void increment(int& x) {    ++x;}int main() {    int num = 5;    std::thread t(increment, std::ref(num));    t.join();    std::cout << "num = " << num << "\n"; // 输出：num = 6    return 0;}

五、线程同步：互斥锁（mutex）

当多个线程访问共享资源时，必须使用同步机制防止数据竞争。C++ 提供了 std::mutex：

#include <iostream>#include <thread>#include <mutex>std::mutex mtx;int counter = 0;void increase_counter() {    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {        mtx.lock();        ++counter;        mtx.unlock();    }}int main() {    std::thread t1(increase_counter);    std::thread t2(increase_counter);    t1.join();    t2.join();    std::cout << "Final counter = " << counter << "\n";    return 0;}

更安全的做法是使用 RAII 风格的 std::lock_guard，它会在作用域结束时自动解锁：

void increase_counter() {    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);        ++counter;        // 自动解锁    }}

六、常见问题与最佳实践

• ✅ 始终在 std::thread 对象销毁前调用 join() 或 detach()。
• ✅ 使用 std::lock_guard 或 std::unique_lock 管理互斥锁，避免死锁。
• ❌ 避免在线程间共享原始指针或未受保护的全局变量。
• ✅ 考虑使用更高层的并发工具，如 std::async、std::future 等。

七、总结

通过本教程，你已经掌握了 C++ thread库 的基本用法，包括线程创建、参数传递、线程管理以及同步机制。这些知识是构建高效、安全的 C++并发 程序的基础。随着实践的深入，你还可以探索条件变量、原子操作、线程池等高级主题。

记住：多线程虽强大，但也复杂。务必遵循最佳实践，避免常见的并发陷阱。

关键词回顾：C++ thread库、多线程编程、C++并发、thread使用教程。