随着C++11标准的发布，C++引入了强大的线程库，使得C++程序能够高效地利用多核处理器进行并发编程。在C++17中，这一线程库得到了进一步的完善。本文将详细剖析C++17线程库中的两个核心组件：std::thread与std::async，并探讨它们在线程管理与并发编程中的实践应用。
std::thread是C++11中引入的一个类，它代表了一个单独的线程。通过std::thread，开发者可以显式地创建和管理线程，实现细粒度的并发控制。
使用std::thread创建一个新线程非常简单，只需将要执行的函数或可调用对象作为参数传递给std::thread的构造函数即可。
#include
#include
void printMessage() {
std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
}
int main() {
std::thread t(printMessage);
t.join(); // 等待线程结束
return 0;
}
std::thread提供了几个关键成员函数来管理线程的生命周期，包括join()、detach()和is_joinable()。join()用于等待线程结束，detach()则让线程在后台运行，不再与主线程关联。is_joinable()用于检查线程是否可join。
std::async是C++11中引入的一个函数模板，用于简化异步任务的创建和管理。它返回一个std::future对象，用于访问异步任务的结果。
使用std::async创建异步任务时，可以指定任务的启动策略（std::launch::async、std::launch::deferred或它们的按位或组合）。默认策略是std::launch::async | std::launch::deferred，即根据任务是否适合异步执行来自动选择。
#include
#include
int computeValue() {
// 假设这里有一个耗时的计算
return 42;
}
int main() {
std::future result = std::async(std::launch::async, computeValue);
std::cout << "Result: " << result.get() << std::endl; // 阻塞直到结果可用
return 0;
}
std::async的另一大优势在于它能够简化异常处理。如果异步任务抛出异常，该异常会被std::future对象的get()方法捕获并重新抛出，这使得异常处理更加直观和统一。
#include
#include
int faultyFunction() {
throw std::runtime_error("Something went wrong!");
}
int main() {
try {
std::future result = std::async(std::launch::async, faultyFunction);
result.get(); // 这里会捕获并重新抛出faultyFunction中的异常
} catch (const std::exception& e) {
std::cout << "Exception caught: " << e.what() << std::endl;
}
return 0;
}
C++17标准库中的线程库为开发者提供了强大的线程管理和并发编程工具。std::thread提供了灵活且细粒度的线程控制，而std::async则简化了异步任务的创建和管理，并提供了直观的异常处理机制。通过合理利用这两个组件，开发者可以编写出高效、可靠的多线程C++程序。