转载自：公众号《码农爱学习》
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一.join & detach

join和detach为最基本的用法，join可以使主线程（main函数）等待子线程（自定义的function_1函数）完成后再退出程序，而detach可以使子线程与主线程毫无关联的独立运行，当主线程执行完毕后直接退出程序，不管子线程是否执行完毕。
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
using namespace std;// 子线程函数
void function_1()
{for(int i=10; i>0; i--) // 循环10次输出cout << "=============Hello=============" << endl;
}int main()
{thread t1(function_1);//线程开始//t1.join();//方式1：结合（等待其完成）t1.detach();//方式2：分离（使其自行运行）（cout未来得及输出完毕，主线程已结束）cout << "~~~~~~~~~~~World~~~~~~~~~~~" << endl;if (t1.joinable()){t1.join();}return 0;
}

二.try-catch异常捕获机制的使用

join可以使某些比较重要的函数执行完毕后再退出，但当程序出现异常时，程序仍会直接退出，join没有起到应有的作用，这是可以通过try-catch异常捕获机制，结合join方法，使某些函数（子线程）在程序出现异常时也能先执行完毕再退出，例子如下，主线程通过OpenCV读取显示一张不存在的图片产生异常。
例：

运行结果：

可以看出运行后产生了一个OpenCV Error，没能输出"主程序正常退出" ，但子线程在程序出现异常后依然可以继续执行完毕。

附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<opencv2/opencv.hpp>// 子线程函数（假定该函数比较重要，无论如何都要执行完毕再退出程序）
void function_1()
{for (int i = 0; i < 100; i++){std::cout << "========Hello=======" << i << std::endl;}
}int main()
{std::thread t1(function_1);//t1线程开始运行try //【捕获异常的范围】{cv::Mat img = cv::imread("1.jpg");//读取一张不存在的图片，使下句的图片显示出现异常cv::imshow("===", img);//此处将出现异常！?错误?//出现异常会导致整个程序直接退出//捕获异常后，可以进行补救，如使t1子线程执行完毕。}catch (...)//捕获所有异常{std::cout << "catch..............." << std::endl;t1.join();//使子线程执行完毕throw;}t1.join();std::cout << "主程序正常退出" << std::endl;return 0;
}

三.通过类构造子线程 & ref方法传参

C++开发中更常使用类作为子线程函数而不是单独的某个函数。
注意一点在线程按引用传递参数时的写法，需要使用std::ref方法。
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>class Fctor
{public:void operator()(std::string& msg)//按【引用】传递参数{std::cout << "from t1:" << msg << std::endl; msg = "++++++++Hello+++++++++";//修改传入的参数（用于后面的主线程输出）}
};int main()
{std::string s = "-----------World-----------";//待传入的参数（用于子线程输出）// 方式1a：这种方式会自动复制一份参数传进去//Fctor fct;//std::thread t1(fct,s);//t1线程开始运行// 方式1b：这种方式会自动复制一份参数传进去//std::thread t1((Fctor()), s);//t1线程开始运行// 方式2a：按引用传递Fctor fct;std::thread t1(fct, std::ref(s));//t1线程开始运行// 方式2b：按引用传递//std::thread t1((Fctor()), std::ref(s));t1.join();std::cout << "from main:" << s << std::endl;return 0;
}

四.mov方法传参 & 线程对象移动

除了使用ref方法对子线程进行传参，还可以使用mov方法传参，此外mov还可以移动线程对象。
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>class Fctor
{public:void operator()(std::string& msg)//按引用传递参数{std::cout << "from t1:" << msg << std::endl;msg = "++++++++++++Hello++++++++++";}
};int main()
{std::string s = "----------------World---------------";std::cout << "Main_thread_ID:" << std::this_thread::get_id() << std::endl;//主线程IDstd::thread t1((Fctor()), std::move(s));//子线程1(将字符串从主线程移动到子线程)std::cout << "Sub_thread1_ID" << t1.get_id() << std::endl;//线程对象只能被移动，不能被复制。std::thread t2 = std::move(t1);//子线程2（接管子线程1，此时子线程1为空？！）std::cout << "Sub_thread2_ID" << t2.get_id() << std::endl;//可以看到两个子线程的ID是相同的！t2.join();//等待子线程2结束//检测硬件并发特性(此句只是用来显示计算机支持的并发线程数量)std::cout << std::thread::hardware_concurrency() << std::endl;return 0;
}

五.mutex & lock_guard

mutex即互斥量，可理解为一把锁，访问某些资源时先加锁，访问后解锁。
另一进程访问同一资源时，首先尝试加锁，如果锁处于未释放状态则无法加锁，需等待其它线程对锁的释放。
例：

运行结果：

如果未使用加锁机制，两线程会互相争抢cout的使用权，从而导致输出混乱，注释掉mu.lock()与mu.unlock()后的输出结果如下：

由于lock()与unlock()必须成对出现，为方便管理，出现了lock_guard，它可以对mutex进行管理，自动实现lock()与unlock()，原理是在其构造与析构中自动调用。另外，还可有附加参数。

修改上面的share_print为如下，可实现同样的效果。
例：

运行结果：

附上例代码：

void share_print(std::string msg, int id)
{std::lock_guard<std::mutex> guard(mu);std::cout << msg << id << std::endl;
}

下面的代码是将share_print封装到一个类中，并添加将输出信息同时保存到文件中的功能：
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<fstream>class LofFile
{public:LofFile(){ f.open("log.txt"); }~LofFile(){ f.close(); }void shared_print(std::string id, int value){std::lock_guard<std::mutex> locker(m_mutex);f << "from " << id << ":" << value << std::endl;//写入文件std::cout << "from " << id << ":" << value << std::endl;//输出}private://受保护的成员std::mutex m_mutex;//锁std::ofstream f;//此时f完全在锁的保护下
};void function_1(LofFile& log)
{for (int i = 0; i > -100; i--)log.shared_print("t1", i);
}int main()//主线程
{LofFile log;std::thread t1(function_1,std::ref(log));//t1线程开始运行for (int i = 0; i < 100; i++){log.shared_print("main", i);}t1.join();return 0;
}

六.死锁 & adopt_lock

当某个资源被两把以上的锁嵌套加锁，且锁的顺序不一致时，可能发生死锁。
原因在于多个线程可能各自加了1把锁后，同时在等待对方释放剩余的锁。
最简单的解决方法是：只要锁的顺序一致，就不会死锁。
例：

运行结果：

当程序比较复杂时，手动方法管理加锁顺序可能相当麻烦，这是就出现了adopt_lock参数来解决。

lock+lock_guard的adopt_lock参数自动避免死锁问题。

lock()可同时管理多个锁，顺序无影响，同时锁住多个锁，若不可，先释放，然后继续尝试。
lock_guard()的adopt_lock参数即抛弃lock操作，因为前面（必须）已加锁，只使用其自动unlock功能。
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<fstream>class LogFile
{std::mutex m_mutex;//锁1std::mutex m_mutex2;//锁2std::ofstream f;
public:LogFile(){f.open("log.txt");}void shared_print(std::string id, int value){std::lock(m_mutex, m_mutex2);//lock()同时管理多个锁//adopt_lock即抛弃lock操作，因为上句已加锁std::lock_guard<std::mutex> locker(m_mutex,std::adopt_lock);//在析构时自动unlock()std::lock_guard<std::mutex> locker2(m_mutex2, std::adopt_lock);std::cout << id << ":" << value << std::endl;}void shared_print2(std::string id, int value){std::lock(m_mutex, m_mutex2);std::lock_guard<std::mutex> locker2(m_mutex2, std::adopt_lock);std::lock_guard<std::mutex> locker(m_mutex, std::adopt_lock);std::cout << id << ":" << value << std::endl;}
};void function_1(LogFile& log)
{for (int i = 0; i > -1000; i--)log.shared_print(std::string("from t1:"), i);
}int main()//主线程
{LogFile log;std::thread t1(function_1, std::ref(log));//t1线程开始运行for (int i = 0; i < 1000; i++){log.shared_print2(std::string("from main:"), i);}t1.join();return 0;
}

七.unique_lock

unique_lock可完成lock_guard的功能，另外还有额外的参数，实现其它功能。

unique_lock的defer_lock参数，即先不加锁，只是先绑定unique_lock与mutex，另外，可以随时进行加锁、解锁操作，某些情况下可提高效率（注意此时的加、解锁是通过unique_lock的成员函数.lock() 与 .unlock()实现的）。

unique_lock还可以交换管理权（unique_lock可以被移动，lock_guard不可以）。

例：

运行结果：

程序运行结果依然是主线程和子线程各自输出1000条信息以及将信息保存到txt文件中，和上篇中 “死锁 & adopt_lock” 的结果类似。
附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<fstream>class LogFile
{std::mutex m_mutex;//锁std::ofstream f;
public:LogFile(){f.open("log.txt");}void shared_print(std::string id, int value){std::unique_lock<std::mutex> locker(m_mutex,std::defer_lock);//先不加锁//...此处代码不需要保护locker.lock();f << id << ":" << value << std::endl;//此处才是保护区std::cout << id << ":" << value << std::endl;locker.unlock();//...此处代码也不需要保护locker.lock();//以下可能又需要保护了//unique_lock可以被移动，lock_guard不可以std::unique_lock<std::mutex> locker2 = std::move(locker);//将unique_lock管理的lock交给新的unique_lock的管理//即将m_mutex与locker2绑定在一起！此时locker已无用}
};void function_1(LogFile& log)
{for (int i = 0; i > -1000; i--)log.shared_print(std::string("from t1:"), i);
}int main()//主线程
{LogFile log;std::thread t1(function_1, std::ref(log));//t1线程开始运行for (int i = 0; i < 1000; i++){log.shared_print(std::string("from main:"), i);}t1.join();return 0;
}

八.call_once

之前测试代码中，log.txt文件的创建（f.open(“log.txt”);）是在类的构造函数中的，如果没有使用到打印函数（shared_print()），则没必要创建该文件，若将其放入打印函数中，会被多次调用。

这时，可以使用call_once()函数并配合once_flag标记，保证即使是多线程情况下，也只被执行一次。
例：

程序运行结果同上，不再展示。
附上例代码：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<fstream>class LogFile
{std::mutex m_mutex;std::once_flag m_flag;//once_flag标记std::ofstream f;public:LogFile(){//f.open("log.txt");//不再需要！}//此种情况是：那个线程先要打印，则首次创建文件（都不需打印，则始终不创建文件）void shared_print(std::string id, int value){std::call_once(m_flag, [&]() {f.open("log.txt"); });//call_once函数std::unique_lock<std::mutex> locker(m_mutex);f << id << ":" << value << std::endl;std::cout << id << ":" << value << std::endl;}};void function_1(LogFile& log)
{for (int i = 0; i > -1000; i--)log.shared_print(std::string("from t1:"), i);
}
int main()//主线程
{LogFile log;std::thread t1(function_1, std::ref(log));//t1线程开始运行for (int i = 0; i < 1000; i++){log.shared_print(std::string("from main:"), i);}t1.join();return 0;
}

九.condition_varible & wait

首先引入一个“ 生产者消费者问题 ”，有两个线程，线程A产生数据（生产者），线程B获取数据（消费者），线程A在产生数据时，线程B不能过来取，因而线程B的执行必须要依赖线程A。

下面的程序通过对队列结构中存取和取出数据，模拟生产和消费。采用加锁机制，保证两个子线程互斥，并且消费者线程使用循环查询机制，不断检查是否有可用数据。
例：

运行结果：

程序输出的中间过程会有些停顿，且消费者线程（function_2）存在多次查询无果的情况，注意上面程序的function_2中还特别加入了线程休眠等待（sleep_for），如果不加，function_2会不停的进行无效的查询访问，效率极低，而加入的等待时间过程，又会使function_2不能及时获取数据。

针对上面的问题，就需要引入条件变量 condition_varible，配合.wait()与.notify_one()成员函数，即可通过“ 等待通知 ”的形式使function_2在恰当的时间获得数据，避免无谓低效的查询。
修改后程序如下:

运行结果：

此时function_2就可以在functon_1产生数据后及时获取了，并且没有了无效的查询过程。
附上例代码：

#include<deque>
#include<functional>
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<condition_variable>using namespace std;
deque<int> q;//整形队列
mutex mu;//互斥对象->锁
condition_variable cond;//【条件变量】避免线程无谓的循环void function_1()
{int count = 10;while (count > 0){unique_lock<mutex> locker1(mu);//使用unique_lock来管理锁q.push_front(count);//队列中写数据（队前插入）10 9 8...1 0locker1.unlock();//提前解锁//cond.notify_one();//激活一个等待这个条件的线程cond.notify_all();//激活所有类似线程2的等待线程this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));//此线程休息1秒count--;}}void function_2()
{int data = 0;while (data != 1){unique_lock<mutex> locker2(mu);//互斥对象mu被线程2锁住，线程不会在锁住的情况下休眠cond.wait(locker2, []() {return !q.empty(); });//将线程2休眠直到线程1的notify_one（）才将其激活//上句第一个参数是解锁加锁，第2个参数为【lambda函数】，防止伪激活data = q.back();//队列中读数据q.pop_back();//队列中删除数据（队尾删除）locker2.unlock();//提前解锁cout << "t2 got a value from t1:" << data << endl;}
}int main()//主线程
{thread t1(function_1);thread t2(function_2);t1.join();t2.join();return 0;
}

十.future & async

std::async为一函数模板，用来启动一异步任务（即自动创建一线程并执行对应的线程入口函数），之后返回一个std::future对象（对象中包含线程函数的返回结果），最后通过future对象的.get()成员函数来获取结果。(如果只是简单地通过引用的方式在子线程和主线程间传递结果，需要额外的加锁机制！)

.get()成员函数等待子线程返回结果，否则一直等待（注：只能get一次，多次调用则报异常）与之类似的.wait()成员函数只等待结果，不获取结果（类似于join()）

如果.get()和 .wait()都不用，主程序结束时仍等待子线程

future：理解为提供了一种访问异步操作结果的机制，即需要等待一段时间（线程执行完毕）主线程才能从子线程中拿到结果

额外向async()传递一个参数（std::launch枚举类型)，实现其它功能

std::launch::deffered：表示线程入口函数被延迟到get()或wait()时才执行（但仍是主线程，没有新线程！），若没有get()或wait()则始终不执行子线程

std::launch::async：立即创建一个新线程

std::launch::async|std::launch::deffered：根据系统资源消耗情况，可能立即创建新线程，也可能延迟
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<future>//引入future头文件
using namespace std;int factorial(int N)//阶乘函数
{cout << "子线程启动>>>>>  线程ID: " << this_thread::get_id() << endl;int res = 1;for (int i = N; i > 1; i--)res *= i;chrono::milliseconds dura(3000);//定义一个3秒的时间this_thread::sleep_for(dura);//模拟长时间计算//cout << "Result is:" << res << endl;cout << "子线程结束<<<<<  线程ID: " << this_thread::get_id() << endl;return res;}int main()//主线程
{cout << "主线程启动>>>>>>>>>>>>>  线程ID: " << this_thread::get_id() << endl;int x = 0;//future<int> fu = async(launch::async | launch::deferred, factorial, 4);//【两者方式均可能】future<int> fu = async(launch::async, factorial, 4);//【强制创建一个线程】//future<int> fu = async(launch::deferred, factorial, 4);//【延时执行】//future<int> fu = async(factorial, 4);//【不加参数等价于async|deferred】cout << "continue..." << endl;cout << "continue..." << endl;cout << "continue..." << endl;x = fu.get();//等待子线程结果cout << "Result is:" << x << endl;cout << "主线程启动<<<<<<<<<<<<<  线程ID: " <<this_thread::get_id()<<endl;return 0;
}

十一.promise

std::promise类模板（事先约定）可以在某个线程中给它赋值，然后在其它线程中，将该值取出。
例：

运行结果：

附上例代码：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<thread>
#include<string>
#include<mutex>
#include<future>
using namespace std;int factorial(future<int>&f)//阶乘函数
{int res = 1;int N = f.get();for (int i = N; i > 1; i--)res *= i;cout << "Result is:" << res << endl;return res;}int main()//主线程
{int x;promise<int> p;//主线程中的int变量(“约定型”变量)future<int> f = p.get_future();//该变量值的值约定从“将来”future获得cout << "pass the promise-future 'p' to factorial()..." << endl;future<int> fu = async(launch::async, factorial, ref(f));//按引用传递f(一个未来的约定)this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3));//此线程休息3秒(模拟未来的时间)p.set_value(4);//（约定时间到）为其赋值，此时子线程factorial才能获得参数值x = fu.get();//获得子线程factorial的计算结果cout << "Get from child thread:" << x << endl;return 0;
}

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