C++11 多線程基礎入門：std::thread 全方位指南

標準化多線程支援的里程碑

C++11（當時稱 C++0x）正式將多線程納入標準庫，統一了跨平台執行緒模型，終結了長期依賴 POSIX Threads、Windows API 等平台專用庫的歷史，極大提升了程式碼可移植性。

核心類別：std::thread

std::thread 是管理執行緒生命週期的核心類別，提供啟動、等待、分離等基本操作。

啟動執行緒的多種方式

1. 普通函數

void do_work();
std::thread t(do_work); // 立即啟動新執行緒執行 do_work

2. 函數物件

struct Task {
    void operator()() { /* 執行緒工作 */ }
};
Task task;
std::thread t(task); // 複製 task 到新執行緒
// 若需傳遞引用，使用 std::ref
std::thread t_ref(std::ref(task));

3. Lambda 表達式

std::thread t([]{ /* 內聯執行緒邏輯 */ });

4. 攜帶任意參數

std::thread 建構函數採用可變參數模板，支援任意類型、任意數量參數傳遞：

void process(int id, const std::string& name, std::vector<double> data);

std::thread t(process, 42, "hello", std::vector<double>(23, 3.141));
// 參數會被複製或移動到新執行緒
// 需傳引用時使用 std::ref
std::string s;
std::thread t2(foo, std::ref(s));

執行緒同步：join 與 detach

• join()：阻塞當前執行緒，直到目標執行緒結束。確保資源正確釋放、結果可獲取。
• detach()：讓執行緒獨立運行，主執行緒不再等待。需確保執行緒內部不訪問已銷毀的局部變數。

std::thread t(do_work);
t.join(); // 等待結束

// 或
std::thread t(do_work);
t.detach(); // 獨立運行

最佳實踐提醒

• 優先使用 join() 確保資源安全回收。
• 傳遞參數時注意生命週期，避免懸空引用。
• 執行緒函數異常未捕獲會導致程式終止，建議在執行緒入口處包裹 try-catch。
• 避免過度建立執行緒，考慮使用執行緒池或 std::async。

展望

掌握 std::thread 基礎後，下一步將深入探討執行緒間資料共享與同步機制（互斥鎖、條件變量、原子操作等）。