C++ 並行編程（二）：線程啟動、等待、異常安全與分離

C++ 並行編程（二）：線程啟動、等待、異常安全與分離

接上篇，詳細講解 std::thread 的構造、同步、異常處理及後台運行模式。

1. 啟動線程的多種方式

void do_work(); // 普通函數
std::thread t1(do_work);

struct Task { void operator()() { /*...*/ } }; // 仿函數
std::thread t2(Task()); // 注意：最 vexing parse！應寫
std::thread t2((Task())); // 或 C++11 統一初始化
std::thread t2{Task()};

auto lambda = []{ /*...*/ };
std::thread t3(lambda);

關鍵點：std::thread t(Task()) 被解析為函數聲明，需加額外括號或用花括號初始化。

2. 等待線程：join() vs detach()

• join()：阻塞當前線程，直到目標線程結束。只能調用一次，之後 joinable() == false。
• detach()：線程獨立運行，不再與 thread 對象關聯。主線程結束不等待它，但需確保線程不訪問已銷毀的局部變量。

void oops() {
    int local = 0;
    std::thread t([&]{ for(int i=0;i<1e6;++i) ++local; });
    t.detach(); // 危險！t 可能訪問已銷毀的 local
}

3. 異常安全：確保線程被 join

若主線程拋出異常未捕獲，detach 線程可能訪問無效內存；join 未調用則資源洩漏。兩種模式：

// 模式一：try-catch
std::thread t(func);
try {
    do_other_work();
} catch (...) {
    if (t.joinable()) t.join();
    throw;
}

// 模式二：RAII 守衛（推薦）
class thread_guard {
    std::thread& t;
public:
    explicit thread_guard(std::thread& t_) : t(t_) {}
    ~thread_guard() { if (t.joinable()) t.join(); }
    thread_guard(const thread_guard&) = delete;
    thread_guard& operator=(const thread_guard&) = delete;
};
void safe() {
    std::thread t(func);
    thread_guard g(t);
    do_other_work(); // 異常拋出時 g 析構自動 join
}

4. 後台運行線程

適用於無需等待、獨立任務（如 Word 多文檔編輯）。調用 detach() 後，線程生命週期由運行時管理。需保證線程不依賴主線程棧上變量，通常傳遞共享指針或複製數據。

總結

• 啟動：傳入可調用對象，注意 most vexing parse。
• 同步：優先用 join()，配合 RAII 守衛確保異常安全。
• 分離：detach() 仅用於真正獨立、無共享棧變量的後台任務。
• 核心原則：線程對象銷毀前必須 join 或 detach，否則 std::terminate。