2.3 转移所有权

假设通过新线程返回的所有权去调用一个需要后台启动线程的函数，并需要在函数中转移线程的所有权。这些操作都要等待线程结束才能进行，并且需要线程的所有权能够进行转移。

这就是将移动操作引入std::thread的原因，C++标准库中有很多资源占有(resource-owning)类型，比如std::ifstream，std::unique_ptr还有std::thread都是可移动，但不可复制。这说明执行线程的所有权可以在std::thread实例中移动，下面将展示一个例子。例子中，创建了两个执行线程，并在std::thread实例之间(t1，t2和t3)转移所有权：

  1. void some_function();
  2. void some_other_function();
  3. std::thread t1(some_function);            // 1
  4. std::thread t2=std::move(t1);            // 2
  5. t1=std::thread(some_other_function);    // 3
  6. std::thread t3;                            // 4
  7. t3=std::move(t2);                        // 5
  8. t1=std::move(t3);                        // 6 赋值操作将使程序崩溃

首先，新线程与t1相关联①。当显式使用std::move()创建t2后②，t1的所有权就转移给了t2。之后，t1和执行线程已经没有关联了，执行some_function的函数线程与t2关联。

然后，临时std::thread对象相关的线程启动了③。为什么不显式调用std::move()转移所有权呢？因为，所有者是一个临时对象——移动操作将会隐式的调用。

t3使用默认构造方式创建④，没有与任何线程进行关联。调用std::move()将t2关联线程的所有权转移到t3中⑤。因为t2是一个命名对象，需要显式的调用std::move()。移动操作⑤完成后，t1与执行some_other_function的线程相关联，t2与任何线程都无关联，t3与执行some_function的线程相关联。

最后一个移动操作，将some_function线程的所有权转移⑥给t1。不过，t1已经有了一个关联的线程(执行some_other_function的线程)，所以这里系统直接调用std::terminate()终止程序继续运行。这样做(不抛出异常，std::terminate()是noexcept函数)是为了保证与std::thread的析构函数的行为一致。2.1.1节中，需要在线程对象析构前，显式的等待线程完成，或者分离它，进行赋值时也需要满足这些条件(说明：不能通过赋新值给std::thread对象的方式来”丢弃”一个线程)。

std::thread支持移动，线程的所有权可以在函数外进行转移，就如下面程序一样。

代码2.5 函数返回std::thread对象

  1. std::thread f()
  2. {
  3.   void some_function();
  4.   return std::thread(some_function);
  5. }
  7. std::thread g()
  8. {
  9.   void some_other_function(int);
  10.   std::thread t(some_other_function,42);
  11.   return t;
  12. }

当所有权可以在函数内部传递，就允许std::thread实例作为参数进行传递，代码如下：

  1. void f(std::thread t);
  2. void g()
  3. {
  4.   void some_function();
  5.   f(std::thread(some_function));
  6.   std::thread t(some_function);
  7.   f(std::move(t));
  8. }

std::thread支持移动可以创建thread_guard类的实例(定义见代码2.3)，并且拥有线程所有权。当引用thread_guard对象所持有的线程时，移动操作就可以避免很多不必要的麻烦。当某个对象转移了线程的所有权，就不能对线程进行汇入或分离。为了确保线程在程序退出前完成，定义了scoped_thread类。现在，我们来看一下这个类型：

代码2.6 scoped_thread的用法

  1. class scoped_thread
  2. {
  3.   std::thread t;
  4. public:
  5.   explicit scoped_thread(std::thread t_): // 1
  6.     t(std::move(t_))
  7.   {
  8.     if(!t.joinable())  // 2
  9.       throw std::logic_error(“No thread”);
  10.   }
  11.   ~scoped_thread()
  12.   {
  13.     t.join(); // 3
  14.   }
  15.   scoped_thread(scoped_thread const&)=delete;
  16.   scoped_thread& operator=(scoped_thread const&)=delete;
  17. };
  19. struct func; // 定义在代码2.1中
  21. void f()
  22. {
  23.   int some_local_state;
  24.   scoped_thread t(std::thread(func(some_local_state)));    // 4
  25.   do_something_in_current_thread();
  26. } // 5

与代码2.3相似，不过新线程会直接传递到scoped_thread中④，而非创建一个独立变量。当主线程到达f()末尾时⑤，scoped_thread对象就会销毁，然后在析构函数中完成汇入③。代码2.3中的thread_guard类，需要在析构中检查线程是否“可汇入”。这里把检查放在了构造函数中②，并且当线程不可汇入时抛出异常。

C++17标准给出一个建议，就是添加一个joining_thread的类型，这个类型与std::thread类似，不同是的添加了析构函数，就类似于scoped_thread。委员会成员们对此并没有达成统一共识，所以这个类没有添加入C++17标准中(C++20仍旧对这种方式进行探讨，不过名称为std::jthread)，这个类实现起来也不是很困难。

代码2.7 joining_thread类的实现

  1. class joining_thread
  2. {
  3.   std::thread t;
  4. public:
  5.   joining_thread() noexcept=default;
  6.   template<typename Callable,typename ... Args>
  7.   explicit joining_thread(Callable&& func,Args&& ... args):
  8.     t(std::forward<Callable>(func),std::forward<Args>(args)...)
  9.   {}
  10.   explicit joining_thread(std::thread t_) noexcept:
  11.     t(std::move(t_))
  12.   {}
  13.   joining_thread(joining_thread&& other) noexcept:
  14.     t(std::move(other.t))
  15.   {}
  16.   joining_thread& operator=(joining_thread&& other) noexcept
  17.   {
  18.     if（joinable()）{
  19.       join();
  20.     }
  21.     t = std::move(other.t);
  22.     return *this;
  23.   }
  24.   joining_thread& operator=(std::thread other) noexcept
  25.   {
  26.     if(joinable())
  27.       join();
  28.     t=std::move(other);
  29.     return *this;
  30.   }
  31.   ~joining_thread() noexcept
  32.   {
  33.     if(joinable())
  34.     join();
  35.   }
  36.   void swap(joining_thread& other) noexcept
  37.   {
  38.     t.swap(other.t);
  39.   }
  40.   std::thread::id get_id() const noexcept{
  41.     return t.get_id();
  42.   }
  43.   bool joinable() const noexcept
  44.   {
  45.     return t.joinable();
  46.   }
  47.   void join()
  48.   {
  49.     t.join();
  50.   }
  51.   void detach()
  52.   {
  53.     t.detach();
  54.   }
  55.   std::thread& as_thread() noexcept
  56.   {
  57.     return t;
  58.   }
  59.   const std::thread& as_thread() const noexcept
  60.   {
  61.     return t;
  62.   }
  63. };

std::thread中对移动语义的支持，也适用于使用std::thread的移动敏感(move-aware)容器(比如，std::vector<>)。了解这些后，就可以量产了一些线程，并且等待它们结束，代码如下所示。

代码2.8 量产线程，等待它们结束

  1. void do_work(unsigned id);
  3. void f()
  4. {
  5.   std::vector<std::thread> threads;
  6.   for (unsigned i = 0; i < 20; ++i)
  7.   {
  8.     threads.emplace_back(do_work,i); // 产生线程
  9.   } 
  10.   for (auto& entry : threads) // 对每个线程调用 join()
  11.     entry.join();       
  12. }

我们有时需要线程去分割一个算法的工作总量，所以在算法结束的之前，所有的线程必须结束。代码2.8中线程所做的工作都是独立的，并且结果仅会受到共享数据的影响。如果f()有返回值，这个返回值就依赖于线程得到的结果。写入返回值之前，程序会检查使用共享数据的线程是否终止。结果在不同线程中转移的方案，会在第4章中再次讨论。

将std::thread放入std::vector是向线程自动化管理迈出的第一步：并非为这些线程创建独立的变量，而是把它们当做一个组。创建一组线程(数量在运行时确定)，而非代码2.8那样创建固定数量的线程。