C++ 多线程的错误和如何避免（1）

在终止程序之前没有使用 join() 等待后台线程

前提分析：线程分为 joinable  状态和 detached 状态

添加 .join() 这句代码的时候，就表示主线程需要等待子线程运行结束回收掉子线程的资源后，再往下运行，否则就会产生一种情况：当子线程还没有运行完主线程先运行完了，那么就会结束这个进程，从而中断了子线程的运行。因此 join()函数的作用就是使主线程在此阻塞，等待子线程运行结束并回收其资源，再往下运行。

添加 .detach() 的作用是将主线程与子线程分离，主线程将不再等待子线程的运行，也就是说两个线程同时运行，当主线程结束的时候，进程结束。

在 detach  的时候，这个子线程将脱离主线程的控制，子线程独立分离出去并在后台运行。当主线程结束的时候，进程也就结束，所以子线程的输出不再显示出来，但是不会中断，会在后台继续运行，当子线程运行完以后，资源会被运行时库进行回收。

问题：如果我们在主程序终止之前忘记 join 或 detach，则会导致程序崩溃。

比如：

#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std;

void LaunchRocket() { cout << "Launching Rocket" << endl; }

int main() {
  thread t1(LaunchRocket);
  // t1.join(); // somehow we forgot to join this to main thread - will cause a
  // crash.
  return 0;
}

运行后，会报错。

解析：

这是因为在 main 函数结束时，线程 t1 超出范围后会自动析构，在析构过程中，会有一个检查来观察线程 t1 是否是 joinable 状态，如果是 joinable 状态，则调用 std::terminate

~thread() _NOEXCEPT
{  // clean up
  if (joinable())
    _XSTD terminate();
}

而我们创建的 t1 没有添加 .join()，还处于 joinable 状态，此时析构时会调用 terminate()，而 terminate() 会默认调用 abort()，从而报错

补充：

1. joinable() 代表该线程是可执行线程，用于检测线程是否有效。

它会返回一个布尔值来表示当前的线程是否是可执行线程(能被 join 或者 detach)，因为相同的线程不能 join 两次，也不能 join  完再  detach，同理也不能 detach

通常以下几种情况会导致线程成为 not-joinable

1）由 thread 的缺省构造函数而造成的（thread() 没有参数）。

2）该 thread 被 move 过（包括 move 构造和 move 赋值）。

3）该线程被 join 或者 detach 过。

比如：

...

if (t1.joinable()) {
  cout << "joinable() == true" << endl; // 没有添加 .join()，joinable() == true
} else {
  cout << "joinable() == fasle" << endl; // 添加 .join()，joinable() == true
}

...

2. 摘自 https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/thread/~thread

四种可以安全析构的情况是：

1. 默认构造函数创建的 std::thread，在这种情况下，没有实际的线程被创建。
2. 被移动过的线程，在这种情况下，移动的对象关联了线程而被移动的对象无关联线程。
3. 调用了 join()，在这种情况下，join() 函数会堵塞直到被关联的线程执行结束。
4. 调用了detach()，在这种情况下，被关联的线程会被解除关联。

参考：

1. C++ 线程问题，为什么会崩溃？

2. C++ 多线程中的join, detach, joinable

3. Top 20 C++ multithreading mistakes and how to avoid them