理解 std::thread::join

news2025/1/21 3:03:07

C++多线程并发编程入门（目录）

本文用最简单易懂的实际案例，讲清楚了 join 的实际内涵，保证你过目不忘。

Hello join 示例

join 函数是我们接触C++多线程 thread 遇到的第一个函数。

比如：

int main()
{
    thread t(f);
    t.join();
}

join 用来阻塞当前线程退出

join 表示线程 t 运行起来了。但是，t 也阻碍了 main 线程的退出。

也就是说，如果 f 的执行需要 5秒钟， main也要等待5秒才能退出。

这看起来非常合理，因为 main 就应该等待 t 退出之后再退出。

main 等待所有线程

多个线程都以 join 的方式启动的时候，main 就要等到最后。

比如：

int main()
{
    thread t1(f1);
    t1.join();
    thread t2(f2);
    t2.join();
}

假如， f1 需要执行5秒， f2 需要执行 1 秒，那么 main 就需要等待 max(5, 1) = 5 秒。

整个过程中 f1 f2 各自独立运行，谁运行谁的，互不干涉。

执行示意图

完整示例

下面的代码，main 线程等待 first 线程和 second 线程都退出之后再退出。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace std::chrono;

void first()
{
    // simulate expensive operation
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    cout << "first finished!" << endl;
}

void second()
{
    // simulate expensive operation
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    cout << "second finished!" << endl;
}

int main()
{
    auto start = std::chrono::system_clock::now();

    std::cout << "starting first helper...\n";
    std::thread helper1(first);

    std::cout << "starting second helper...\n";
    std::thread helper2(second);

    std::cout << "waiting for helpers to finish..." << std::endl;
    helper1.join();
    helper2.join();

    auto elapsed = chrono::duration_cast<chrono::seconds>(system_clock::now() - start).count();
    std::cout << "done! elapsed "<<elapsed<<" seconds.";
}

执行结果

可以看出，main 确实是等待两个线程都执行完之后才退出的。

有一个细节，先执行完了 second 线程，后执行完了 first 线程。

这样很正常，毕竟 second 线程耗时短（1秒），first 线程耗时长（5秒）。

所以，main 等待了 5 秒钟才退出。

线程的嵌套（join的弊端）

实际工作中，我们创建线程不大可能都在 main 函数中创建。

我们通常是在其他线程中遇到了某种事件发生，这时候才知道要赶紧创建新的线程来执行某个新任务。

比如，我们写了一个腾讯会议软件，点击开始录制按钮的时候，创建录制线程。

录制按钮的回调函数是在UI线程里执行的，也就是创建录制线程并执行录制现场这件事发生在UI线程里。不在main线程里。

示例：

int main()
{
    thread ui(ui_fun);
    ui.join();//main等待整个窗口程序关闭再退出
}

ui_fun()
{
    thread button_clicked(on_button_clicked);//创建录制线程
    button_clicked.join();//执行录制动作
}

这种情况，main 等待 ui 线程，这没什么问题。但是， ui 等待录制线程，就会导致 ui 线程卡住。

此时你按界面上其他的按钮，就不会有任何响应。这是不应该发生的。

执行示意图

完整示例

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
using namespace std;
using namespace std::chrono;

void record()
{
    // simulate expensive operation
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    cout << "record finished!" << endl;
}

void ui_fun()
{
    std::cout << "starting record ...\n";
    std::thread record_thread(record);
    record_thread.join();

    // simulate expensive operation
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    cout << "ui_fun finished!" << endl;
}

int main()
{
    auto start = std::chrono::system_clock::now();

    std::cout << "starting ui_fun ...\n";
    std::thread helper1(ui_fun);

    std::cout << "waiting for ui_fun to finish..." << std::endl;
    helper1.join();

    auto elapsed = chrono::duration_cast<chrono::seconds>(system_clock::now() - start).count();
    std::cout << "done! elapsed " << elapsed << " seconds.";
}

执行结果