c++中std::thread构造函数的注意事项

目录

一、问题引出

二、示例代码及输出结果

三、详细解释

关键点解析

1. 第一次拷贝构造：临时对象（mData=101）

2. 第二次拷贝构造：线程内部存储对象（mData=102）

3. 第三次拷贝构造：线程函数参数 p4（mData=103）

析构顺序验证

结论

---

一、问题引出

函数原型详见 en.cppreference /w/cpp/thread/thread/thread

本文只讲第三个形式。

c++标准规定

根据C++的标准，当使用std::thread创建线程时，所有的参数都会被拷贝到线程的内部存储中，然后再传递给线程函数。这是因为线程可能在参数所在的作用域结束后才执行，所以必须确保参数的生存期足够长。所以，当传递对象作为参数时，会进行一次拷贝构造，创建该对象的副本，存储在线程的内部。

为了验证上述规则。写一段示例代码看看。

二、示例代码及输出结果

代码：

#include<iostream> #include<thread> #include<string> class Foo{ public: Foo(int d):mData(d){ std::cout<<"Foo():"<<this<<" :"<<mData<<std::endl; } Foo(const Foo& foo){ mData = foo.mData + 1; std::cout<<"Foo(const Foo& foo):"<<this<<" :"<<mData<<std::endl; } ~Foo(){ std::cout<<"~Foo():"<<this<<" :"<<mData<<std::endl; } int getData() const{ return mData; } private: int mData; }; void threadFunc(int p1,float p2,std::string p3,Foo p4) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); std::cout<<p1<<" ,"<<p2<<" ,"<<p3<<" ,"<<&p4<<":"<<p4.getData()<<std::endl; } int main(int argc,char* argv[]) { { std::thread t1; { float fd = 1.23; Foo foo1(100); //所有的参数都会被复制 t1 = std::thread(threadFunc,12,fd,"test string para",foo1); } t1.join(); } std::cout<<"exit"<<std::endl; return 0; }

输出结果：

Foo():0x7fffd0445520 :100 Foo(const Foo& foo):0x7fffd04454a0 :101 Foo(const Foo& foo):0x55a08cdd72c8 :102 ~Foo():0x7fffd04454a0 :101 ~Foo():0x7fffd0445520 :100 Foo(const Foo& foo):0x7f5b04383d8c :103 12 ,1.23 ,test string para ,0x7f5b04383d8c:103 ~Foo():0x7f5b04383d8c :103 ~Foo():0x55a08cdd72c8 :102 exit

先看内层块作用域的float fd变量。当内层块作用域结束之后，foo1和fd将失效，从第7行输出可以看到最终线程t1中仍然打印出了1.23，即正确的原来的fd的值。这就说明在构造t1是fd被拷贝到了t1线程内部。

再看foo1对象。原始foo1对象的析构是在内层块作用域结束时发生的，打印输出了第5行。从输出的第2行可以看到在构造线程t1时，确实是先发生了对foo1的拷贝构造。这印证了c++标准中的规定。

更多疑惑：为什么会发生三次拷贝构造？

第4行和第5行输出，表明在原始的foo1对象被析构之前先析构了第一次拷贝构造的对象(101)。这是为什么呢？如果第一次拷贝构造得到的对象(101)是线程内部存储的对象的话，那这个对象不应该这么早就被析构掉，而是应该跟随线程t1的生命周期在外层块作用域结束时被析构。所以有理由认为第一次拷贝构造得到的对象是一个临时对象，第二次拷贝构造得到的对象(102)才是线程内部存储的对象。第9行输出印证了这一观点。

以下是对这一段代码的详细解释。

三、详细解释 关键点解析

通过代码和输出，可以明确三次拷贝构造的来源及析构顺序：

---

1. 第一次拷贝构造：临时对象（mData=101）

触发时机：当调用 std::thread 构造函数时，参数 foo1 需要被传递到线程的内部存储。

具体过程：

参数 foo1 是左值，需通过 decay-copy 生成一个临时副本。

此处触发第一次拷贝构造函数：

Foo(const Foo& foo):0x7fffd04454a0 :101

析构时机：

这个临时对象在 std::thread 构造函数完成后立即析构（因为它仅用于初始化线程的内部存储）。

对应输出中的析构顺序：

~Foo():0x7fffd04454a0 :101 // 临时对象析构 ~Foo():0x7fffd0445520 :100 // 原始对象析构

---

2. 第二次拷贝构造：线程内部存储对象（mData=102）

触发时机：线程启动时，需要将参数从主线程传递到新线程的上下文。

具体过程：

临时对象（mData=101）会被移动（或拷贝，若无移动语义）到线程的内部存储。

由于 Foo 未定义移动构造函数，此处触发第二次拷贝构造函数：

Foo(const Foo& foo):0x55a08cdd72c8 :102

生命周期：

该对象存储在线程内部，直到线程执行完毕才会析构。

对应输出中的析构顺序：

~Foo():0x55a08cdd72c8 :102 // 线程内部对象析构（在 `t1.join()` 之后）

---

3. 第三次拷贝构造：线程函数参数 p4（mData=103）

触发时机：线程函数 threadFunc 的参数 p4 是按值传递的。

具体过程：

线程内部存储的对象（mData=102）需要拷贝到 p4 中。

触发第三次拷贝构造函数：

Foo(const Foo& foo):0x7f5b04383d8c :103

生命周期：

p4 在 threadFunc 执行结束时析构。

对应输出中的析构顺序：

~Foo():0x7f5b04383d8c :103 // 函数参数析构

---

析构顺序验证

原始对象 foo1（mData=100）：

在其所在块作用域结束时析构（{ ... Foo foo1(100); ... } 结束）。

临时对象（mData=101）：

在 std::thread 构造函数完成后立即析构。

线程内部存储对象（mData=102）：

在 t1.join() 后析构（线程完全结束时）。

函数参数 p4（mData=103）：

在 threadFunc 执行结束时析构。

输出结果与上述逻辑完全一致：

~Foo():0x7fffd04454a0 :101 // 临时对象析构 ~Foo():0x7fffd0445520 :100 // 原始对象析构 ~Foo():0x7f5b04383d8c :103 // 函数参数析构 ~Foo():0x55a08cdd72c8 :102 // 线程内部存储对象析构

---

结论

第一次拷贝构造是为了生成临时对象，用于初始化线程内部存储。

第二次拷贝构造是将临时对象移动到线程的内部存储（由于缺乏移动语义，退化为拷贝）。

第三次拷贝构造是将线程内部存储的对象传递给函数参数 p4（按值传递）。

析构顺序由对象的生命周期决定：

临时对象和原始对象在主线程析构。

线程内部存储对象在线程结束后析构。

函数参数在函数结束时析构。