std::thread：如何等待（加入）任何给定线程完成？

Question

例如，我有两个线程，t1 和 t2。我想等待t1 或 t2 完成。这可能吗？

如果我有一系列线程，比如std::vector<std::thread>，我该怎么做？

Answer 1

总是有等待和通知使用std::condition_variable，例如：

std::mutex m;
std::condition_variable cond;
std::atomic<std::thread::id> val;

auto task = [&] {
    std::this_thread::sleep_for(1s); // Some work

    val = std::this_thread::get_id();
    cond.notify_all();
};

std::thread{task}.detach();
std::thread{task}.detach();
std::thread{task}.detach();

std::unique_lock<std::mutex> lock{m};
cond.wait(lock, [&] { return val != std::thread::id{}; });

std::cout << "Thread " << val << " finished first" << std::endl;

_{注意： val 不一定代表首先完成的线程，因为所有线程大约在同一时间完成并且可能发生覆盖，但这仅用于目的这个例子。}

Answer 2

不，在 C++11 的线程库中无需等待多个等效对象。

如果您想等待一组操作中的第一个，请考虑让它们提供线程安全的生产者-消费者队列。

Here 是我发布的包含threaded_queue<T> 的帖子。将您的线程的工作产品交付给这样的队列。让消费者读出另一端。

现在有人可以同时等待多个线程（工作产品）。或者一根线。或 GPU 着色器。或者通过 RESTful Web 界面交付工作产品。你不在乎。

线程本身应该由线程池或std::thread 之上的其他更高级别抽象之类的东西管理，因为std::thread 是一个糟糕的面向客户端的线程抽象。

template<class T>
struct threaded_queue {
  using lock = std::unique_lock<std::mutex>;
  void push_back( T t ) {
    {
      lock l(m);
      data.push_back(std::move(t));
    }
    cv.notify_one();
  }
  boost::optional<T> pop_front() {
    lock l(m);
    cv.wait(l, [this]{ return abort || !data.empty(); } );
    if (abort) return {};
    auto r = std::move(data.back());
    data.pop_back();
    return r;
  }
  void terminate() {
    {
      lock l(m);
      abort = true;
      data.clear();
    }
    cv.notify_all();
  }
  ~threaded_queue()
  {
    terminate();
  }
private:
  std::mutex m;
  std::deque<T> data;
  std::condition_variable cv;
  bool abort = false;
};

我会在 C++17 中使用 std::optional 而不是 boost::optional。它也可以替换为 unique_ptr 或许多其他构造。

Answer 3

轮询等待很容易做到：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<random>
#include<chrono>
#include<atomic>

void thread_task(std::atomic<bool> & boolean) {
    std::default_random_engine engine{std::random_device{}()};
    std::uniform_int_distribution<int64_t> dist{1000, 3000};
    int64_t wait_time = dist(engine);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds{wait_time});
    std::string line = "Thread slept for " + std::to_string(wait_time) + "ms.\n";
    std::cout << line;
    boolean.store(true);
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;
    std::atomic<bool> boolean{false};
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
        threads.emplace_back([&]{thread_task(boolean);});
    }
    std::string line = "We reacted after a single thread finished!\n";
    while(!boolean) std::this_thread::yield();
    std::cout << line;
    for(std::thread & thread : threads) {
        thread.join();
    }
    return 0;
}

我在 Ideone.com 上获得的示例输出：

Thread slept for 1194ms.
We reacted after a single thread finished!
Thread slept for 1967ms.
Thread slept for 2390ms.
Thread slept for 2984ms.

这可能不是最好的代码，因为轮询循环不一定是最佳实践，但它应该作为一个开始。

Answer 4

没有标准的多线程等待方式。

您需要借助操作系统特定的功能，例如 Windows 上的WaitForMultipleObjects。 仅适用于 Windows 的示例：

HANDLE handles[] = { t1.native_handle(), t2.native_handle(),  };
auto res = WaitForMultipleObjects(2 , handles, FALSE, INFINITE);

有趣的是，当std::when_any 将被标准化时，可以做一个标准但浪费的解决方案：

std::vector<std::thread> waitingThreads;
std::vector<std::future<void>> futures;
for (auto& thread: threads){
    std::promise<void> promise;
    futures.emplace_back(promise.get_future());
    waitingThreads.emplace_back([&thread, promise = std::move(promise)]{
         thread.join();
         promise.set_value();
    });
}

auto oneFinished = std::when_any(futures.begin(), futures.end());

非常浪费，仍然不可用，但标准。