2.2. Передача аргументов функции потока

Из листинга 2.4 видно, что по существу передача аргументов вызываемому объекту или функции сводится просто к передаче дополнительных аргументов конструктору std::thread. Однако важно иметь в виду, что по умолчанию эти аргументы копируются в память объекта, где они доступны вновь созданному потоку, причем так происходит даже в том случае, когда функция ожидает на месте соответствующего параметра ссылку. Вот простой пример:

void f(int i, std::string const& s);

std::thread t(f, 3, "hello");

Здесь создается новый ассоциированный с объектом t поток, в котором вызывается функция f(3, "hello"). Отметим, что функция f принимает в качестве второго параметра объект типа std::string, но мы передаем строковый литерал char const*, который преобразуется к типу std::string уже в контексте нового потока. Это особенно важно, когда переданный аргумент является указателем на автоматическую переменную, как в примере ниже:

void f(int i, std::string const& s);

void oops(int some_param) {

 char buffer[1024];           ← (1)

 sprintf(buffer, "%i", some_param);

 std::thread t(f, 3, buffer); ← (2)

 t.detach();

}

В данном случае в новый поток передается (2) указатель на локальную переменную buffer (1), и есть все шансы, что выход из функции oops произойдет раньше, чем буфер будет преобразован к типу std::string в новом потоке. В таком случае мы получим неопределенное поведение. Решение заключается в том, чтобы выполнить преобразование в std::string до передачи buffer конструктору std::thread:

void f(int i,std::string const& s);

void not_oops(int some_param) {

 char buffer[1024];                         │ Использование

 sprintf(buffer, "%i", some_param);         │ std::string

 std::thread t(f, 3, std::string(buffer)); ←┘ позволяет избежать

 t.detach();                                  висячего указателя

}

В данном случае проблема была в том, что мы положились на неявное преобразование указателя на buffer к ожидаемому типу первого параметра std::string, а конструктор std::thread копирует переданные значения «как есть», без преобразования к ожидаемому типу аргумента.

Возможен и обратный сценарий: копируется весь объект, а вы хотели бы получить ссылку Такое бывает, когда поток обновляет структуру данных, переданную по ссылке, например:

void update_data_for_widget(widget_id w,widget_data& data); ← (1)

void oops_again(widget_id w) {

 widget_data data;

 std::thread t(update_data_for_widget, w, data); ← (2)

 display_status();

 t.join();

 process_widget_data(data);                      ← (3)

}

Здесь update_data_for_widget (1) ожидает, что второй параметр будет передан по ссылке, но конструктор std::thread (2) не знает об этом: он не в курсе того, каковы типы аргументов, ожидаемых функцией, и просто слепо копирует переданные значения. Поэтому функции update_data_for_widget будет передана ссылка на внутреннюю копию data, а не на сам объект data. Следовательно, по завершении потока от обновлений ничего не останется, так как внутренние копии переданных аргументов уничтожаются, и функция process_widget_data получит не обновленные данные, а исходный объект data (3). Для читателя, знакомого с механизмом std::bind, решение очевидно: нужно обернуть аргументы, которые должны быть ссылками, объектом std::ref. В данном случае, если мы напишем

std::thread t(update_data_for_widget, w, std::ref(data));

то функции update_data_for_widget будет правильно передана ссылка на data, а не копия data.

Если вы знакомы с std::bind, то семантика передачи параметров вряд ли вызовет удивление, потому что работа конструктора std::thread и функции std::bind определяется в терминах одного и того же механизма. Это, в частности, означает, что в качестве функции можно передавать указатель на функцию-член при условии, что в первом аргументе передается указатель на правильный объект:

class X {

public:

 void do_lengthy_work();

};

X my_x;

std::thread t(&X::do_lengthy_work, &my_x); ← (1)

Здесь мы вызываем my_x.do_lengthy_work() в новом потоке, поскольку в качестве указателя на объект передан адрес my_x (1). Так вызванной функции-члену можно передавать и аргументы: третий аргумент конструктора std::thread  станет первым аргументом функции-члена и т.д.

Еще один интересный сценарий возникает, когда передаваемые аргументы нельзя копировать, а можно только перемещать: данные, хранившиеся в одном объекте, переносятся в другой, а исходный объект остается «пустым». Примером может служить класс std::unique_ptr, который обеспечивает автоматическое управление памятью для динамически выделенных объектов. В каждый момент времени на данный объект может указывать только один экземпляр std::unique_ptr, и, когда этот экземпляр уничтожается, объект, на который он указывает, удаляется. Перемещающий конструктор и перемещающий оператор присваивания позволяют передавать владение объектом от одного экземпляра std::unique_ptr другому (о семантике перемещения см. приложение А, раздел А.1.1). После такой передачи в исходном экземпляре остается указатель NULL. Подобное перемещение значений дает возможность передавать такие объекты в качестве параметров функций или возвращать из функций. Если исходный объект временный, то перемещение производится автоматически, а если это именованное значение, то передачу владения следует запрашивать явно, вызывая функцию std::move(). В примере ниже показано применение функции std::move для передачи владения динамическим объектом потоку:

void process_big_object(std::unique_ptr<big_object>);

std::unique_ptr<big_object> p(new big_object);

p->prepare_data(42);

std::thread t(process_big_object,std::move(p));

Поскольку мы указали при вызове конструктора std::thread функцию std::move, то владение объектом big_object передается объекту во внутренней памяти вновь созданного потока, а затем функции process_big_object.

В стандартной библиотеке Thread Library есть несколько классов с такой же семантикой владения, как у std::unique_ptr, и std::thread — один из них. Правда, экземпляры std::thread не владеют динамическими объектами, как std::unique_ptr, зато они владеют ресурсами: каждый экземпляр отвечает за управление потоком выполнения. Это владение можно передавать от одного экземпляра другому, поскольку экземпляры std::thread перемещаемые, хотя и не копируемые. Тем самым гарантируется, что в каждый момент времени с данным потоком будет связан только один объект, но в то же время программист вправе передавать владение от одного объекта другому