構造線程時會發生什么，以及線程是如何執行的

Question

我對多線程完全陌生，並且在理解多線程的實際工作原理方面遇到了一些麻煩。

讓我們考慮以下代碼示例。 該程序只是將文件名作為輸入並計算其中的小寫字母數。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <vector>
#include <string>
#include <fstream>
#include <ctype.h>

class LowercaseCounter{
public:
    LowercaseCounter() :
        total_count(0)
    {}
    void count_lowercase_letters(const std::string& filename)
    {
        int count = 0;
        std::ifstream fin(filename);
        char a;
        while (fin >> a)
        {
            if (islower(a))
            {
                std::lock_guard<std::mutex> guard(m);
                ++total_count;
            }
        }
    }
    void print_num() const
    {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(m);
        std::cout << total_count << std::endl;
    }
private:
    int total_count;
    mutable std::mutex m;
};
int main(){
    std::vector<std::unique_ptr<std::thread>> threads;
    LowercaseCounter counter;
    std::string line;
    while (std::cin >> line)
    {
        if (line == "exit")
            break;
        else if (line == "print")
            counter.print_num(); //I think that this should print 0 every time it's called.
        else
            threads.emplace_back(new std::thread(&LowercaseCounter::count_lowercase_letters, counter, line));
    }
    for (auto& thread : threads)
        thread->join();
}

首先，我認為counter.print_num()的輸出將打印 0，只要線程尚未“加入”以執行函數。 然而，程序運行正常， counter.print_num()的輸出不為0。於是我問了自己以下問題。

構造線程時實際發生了什么？

如果上面的程序運行正常，那么線程必須在創建時執行，那么std::thread::join方法是做什么的？

如果線程是在創建時執行的，那么在這個例子中使用多線程有什么意義呢？

提前致謝。

Answer 1

正如您所說，在 C++ 中，線程在創建時執行，所有std::thread::join所做的就是等待線程完成執行。

在您的代碼中，所有線程將在循環中同時開始執行，然后主線程將等待每個線程在下一個循環中完成執行。

Answer 2

您似乎認為程序一次只能運行一個線程，並且它需要中斷正在執行的任何操作才能執行線程的代碼。 事實並非如此。

您可以將線程視為一個完全獨立的程序，它恰好與創建它的程序共享內存和資源。 您作為參數傳遞的函數是該程序針對每個意圖和目的的“main()”。 在 Linux 中，線程實際上是獨立的進程，但就 C++ 而言，這只是一個實現細節。

因此，在具有搶占式多任務處理的現代操作系統中，就像多個程序可以同時運行一樣，線程也可以同時運行。 請注意，我說的是can ，由編譯器和操作系統決定何時為每個線程提供 CPU 時間。

那么 std::thread::join 方法有什么作用呢？

它只是等待線程完成。

那么如果我沒有為每個線程調用 join() 方法會發生什么

它會在到達main()結束時崩潰，因為嘗試在不加入非分離線程的情況下退出程序被視為錯誤。