c++11新特性总结(转。加上重点)

1、类型与变量相关

1.1、nullptr：

取代了NULL，专用于空指针

1.2、constexpr：

近似const, 可以修饰变量，也可以修饰函数，

修饰变量如：

const int global = 100;

int main () {

int temp = 100；

constexpr int a = 1; //right

constexpr int b = global; //right

constexpr int c = temp; //wrong

}

既可以赋值字面常量也可以赋值以const变量

重点：constexpr修饰的函数，生效于编译时而不是运行时, 重点应用于修饰函数使其在编译期大幅度被解释

被constexpr修饰的函数，无论是普通函数，还是类成员函数，必须是编译器可计算得到结果，即字面常量，不可是运行时才能获取的内容

例1：

constexpr int calc_in_compile_0 () {
    return 100;
}
constexpr int calc_in_compile_1 (int a) {
    return a * 100;
}
constexpr int calc_in_compile_2 (int b, int c) {
return c * calc_in_compile_1(b);
}

EXPECT_EQ(100, calc_in_compile_0());

constexpr int a = 1;

EXPECT_EQ(100, calc_in_compile_1(a));

EXPECT_EQ(10000, calc_in_compile_2(a, calc_in_compile_1(a)));

例2：

代替了"const _max = INT_MAX"

static constexpr int max () {
     return INT_MAX;
}
static constexpr int min () {

return INT_MIN;
}

constexpr int _max = max(), _min = min();

例3：

class Calc {
    double a_;
public:
    /*构造函数在这里，必须用constexpr修饰，因为类成员函数是用constexpr修饰的*/
    constexpr Calc(double a):a_(a) {}

constexpr double GetFabs() const {
return std::fabs(a_);
}
    constexpr double GetAbs() const {
        return std::abs(a_);
    }
    constexpr double GetSquare() const {
        return a_ * a_;
    }
};

constexpr Calc calc(5.1);
    constexpr double _fabs = calc.GetFabs();
    ///_fabs = 10.0;
    LOG(INFO) << "fabs: " << _fabs;
    double _abs = calc.GetAbs();
    LOG(INFO) << "abs: " << _abs;
    _abs = 10.0;
    LOG(INFO) << "abs: " << _abs;
    double _square = calc.GetSquare();
    LOG(INFO) << "square: " << _square;
    _square = 10.0;
    LOG(INFO) << "square: " << _square;

1.3、using取代typedef：

typedef double db;
//c99

using db = double;
//c++11

typedef void(*function)(int, int)；//c99，函数指针类型定义

using function = void(*)(int, int)；//c++11，函数指针类型定义

using kvpairs = std::map<std::string, std::string>;
//c++11

using CompareOperator = std::function<int (kvpairs &, kvpairs &)>;
//c++11

using query_record = std::tuple<time_t, std::string>;
//c++11

template<class T> using twins = std::pair<T, T>；
//更广泛的还可以用于模板

1.4、auto & decltype：

auto让编译器通过初始值来推算变量的类型。当然，其定义的变量必须要有初始值

auto a = 1;

auto task = std::function<void ()>([this, a] {

................

});

decltype(变量)可以获取变量的类型

auto a = 1;

decltype(a) b = 2;

decltype(b) c = add(a, b);

注意下，decltype((a) )的结果是引用，此时创建新的变量就将会报错，或者说：

int &b = a;

decltype(b) c;//也报错，因为b是a的引用，decltype(b)就会报错，效果同decltype((a))

此外，auto在容器的迭代器的使用，大大降低了代码开发量

对于vector、map、set等容器

for (auto i: V) {

......

}

1.5、字符串和数值类型的转换

以前的atoi、itoa等等成为历史

to_string：itoa成为历史

stoi、stol、stoul、stoll、stoull、stof、stod、stold：atoX成为历史

1.5、random_device

生成随机数，免去了以前需要自行调用srand初始化种子的步骤，因为有时忘了初始化结果导致错误。用法:

std::random_device
rd;

int randint =
rd();

1.6、std::ref和std::cref

分别对应变量的引用和const引用，主要用于作为c++11函数式编程时传递的参数

1.7、std::chrono时间相关

比以前的时间方便了许多：

std::chrono::duration<double> duration
//时间间隔

std::this_thread::sleep_for(duration);
//sleep

LOG(INFO) << "duration is " << duration.count() << std::endl;

std::chrono::microseconds 
//微秒

std::chrono::seconds //秒

end = std::chrono::system_clock::now();
//获取当前时间

1.8、原子变量

std::atomic<XXX>

用于多线程资源互斥操作，属c++11重大提升，多线程原子操作简单了许多

事实上基于c++11实现的无锁队列，让boost::lockfree无锁队列也将成为历史

1.9、正则表达式std::regex

恶心的C正则(regex.h)和boost正则成为历史

1.10、编译期断言static_assert

static_assert是用于涉及模板的assert，编译期就能发现不满足的情况，无需等到运行时出现core

如下最后一个被注掉的static_assert如果放开，则无法通过编译。

1. template<class T> class C {
2. T data1_;
3. int data2_;
4. public:
5. C(T data1, int data2):data1_(data1), data2_(data2) {
6. /*if the condition is not satisfiedm, would be errored by compiler in compling*/
7. //static_assert(sizeof(T) > 4, "sizeof(T) is not larger than 4");
8. static_assert(sizeof(T) >= 4, "sizeof(T) is not larger than 4");
9. //static_assert(data2_ >= 10, "could not use static_assert here! condition must could be calced in compling!");
10. }
11. };
12. TEST(test_static_assert, test) {
13. C<double> c(1.1, 1);
14. }

2、容器

2.1、tuple & 花括号初始化

元组的出现，和python拉齐了，c++也实现了函数可以多个返回值

using  result = std::tuple<int, char, double>;

result res = {1，'a'，1.0};

return res;

return {2, 'b'，100.0};

std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5}；

using res_tp = std::tuple<bool, char, int, float, double>;

res_tp res(true, 'b', 11, 1.1, 100.1);

LOG(INFO) << "res.bool: " << std::get<0>(res);
    LOG(INFO) << "res.char: " << std::get<1>(res);
    LOG(INFO) << "res.int: " << std::get<2>(res);
    LOG(INFO) << "res.float: " << std::get<3>(res);
    LOG(INFO) << "res.double: " << std::get<4>(res);

以上都是合法的，尤其对vector，简单的测试程序再不需要一行行的push_back了！

2.2、hash正式进入stl

unordered_map、unordered_set、unordered_multimap、unordered_multiset。extstl扩展方式的使用hash成为历史。

2.3、emplace：

作用于容器，区别于push、insert等，如push_back是在容器尾部追加一个容器类型对象，emplace_back是构造1个新对象并追加在容器尾部

对于标准类型没有变化，如std:;vector<int>，push_back和emplace_back效果一样

如自定义类型class A，A的构造函数接收一个int型参数，

那么对于push_back需要是：

std::vector<A> vec；

A a(10);

vec.push_back(a);

对于emplace_back则是：

std::vector<A> vec；

vec.emplace_back(10);

改进点是什么？改进点：避免无用临时变量。比如上面例子中的那个a变量

2.4、int> v{1, 2, 3, 4, 5};

• v.push_back(1);
• std::cout << "before shrink_to_fit: " << v.capacity() << std::endl;
• v.shrink_to_fit();
• std::cout << "after shrink_to_fit: " << v.capacity() << std::endl;

可以试一试，减少了很多，有一定价值

3、对于类

3.1、构造函数

3.1.1、控制构造函数

1、default关键字生成默认构造函数和析构函数

default的默认构造方式可生成：默认无参数的构造函数、拷贝构造函数、赋值构造函数

析构函数同样可以由default默认构造

1. class A11 {
2. int data;
3. public:
4. A11() = default;

1. ~A11() = default;
2. A11 (int _data):data(_data) {}
3. };
4. void c11_construct () {
5. A11 a;
6. A11 b(a);
7. A11 c;
8. c = b;
9. A11 d(1);
10. }

2、delete关键字禁止拷贝构造、禁止赋值构造、禁止自定义参数的构造函数

注意析构函数不可由delete修饰

c++11以前的方式，是把需要禁止的构造函数，放在private里使外部无法调用；

c++11风格的禁止构造的noncopyable基类实现如下，禁止了拷贝构造和赋值构造：

1. class noncopyable {
2. protected:
3. constexpr noncopyable() = default;
4. ~noncopyable() = default;
5. noncopyable(const noncopyable &) = delete;
6. noncopyable &operator= (const noncopyable &) = delete;
7. };

3、委托构造函数

一个构造函数，使用自己的参数，传递给其他构造函数去构造，作为自己的构造函数实现，

如下例，后面两个构造函数，均传递参数，委托给第一个构造函数去实现

1. <span style="font-size:10px;">struct A {
2. bool a_;
3. char b_;
4. int c_;
5. float d_;
6. double e_;
7. A(bool a, char b, int c, float d, double e): a_(a), b_(b), c_(c), d_(d), e_(e) {}
8. //construct reuse
9. A (int c): A(true, 'b', c, 1.1, 1000.1) {}
10. A (double e): A (false, 'a', 0, 0.1, e) {}
11. };
12. A o1(10);
13. LOG(INFO) << "a: " << o1.a_ << ", b: " << o1.b_ << ", c: " << o1.c_ << ", d: " << o1.d_ << ", e: " << o1.e_;
14. A o2(5.5);
15. LOG(INFO) << "a: " << o2.a_ << ", b: " << o2.b_ << ", c: " << o2.c_ << ", d: " << o2.d_ << ", e: " << o2.e_;</span>

4、移动构造函数：

属于c++11的右值引用的衍生效果之一，首先描述右值引用std::move

std::move主要能解决的拷贝性能问题

类似于python的深拷贝和浅拷贝, python中的对象赋值和copy.copy都是浅拷贝, 赋值的都是对象的引用, copy.deepcopy则是深拷贝

首先插一段python代码帮助理解深浅拷贝，建议用pdb跟一下代码感受更加深刻：

1. <span style="font-size:10px;">import copy
2. import json
3. a = [1, 2, 3, 4, 5, [99, 98]]
4. #b全都是a的引用
5. b = a
6. #c的非子对象都是a的复制构造, 但子对象还是引用
7. c = copy.copy(a)
8. #d全都是a的复制构造                                                                        </span>

1. <span style="font-size:10px;">d = copy.deepcopy(a)
2. print "a append a new element 100"
3. a.append(100)
4. print "a: %s" % json.dumps(a)
5. print "b = a, b will change: %s" % json.dumps(b)
6. print "c = copy.copy(a): %s" % json.dumps(c)
7. print "d = copy.deepcopy(a): %s" % json.dumps(d)
8. print "a's subobject append a new element 100"
9. a[5].append(100)
10. print "a: %s" % json.dumps(a)
11. print "b = a, b will change: %s" % json.dumps(b)
12. print "c = copy.copy(a), will change: %s" % json.dumps(c)
13. print "d = copy.deepcopy(a): %s" % json.dumps(d) </span>

直接定位到实际应用上(程序中尽量不要出现"int &&a = 1"这样的东西，炫技容易搞出错误)
c++11的std::move, 解决的问题是一个复制效率的问题:：

对临时变量(如函数中的参数)的复制，通过更改对象的所有者(move)，实现免内存搬迁或拷贝(去除深拷贝)，

提高"复制"效率(其实不是复制，仅是更改了对象的所有者。

例一：改变引用持有者(减少复制成本，移交引用权力给有用的变量，同时免除不再有用变量对引用的持有权)

1. <span style="font-size:10px;">    std::string a = "123";    //或std::string &&a = "123";显示的标识a是全局字符串"123"的右值引用
2. LOG(INFO) << "at first, std::string a is: " << a;   //打印123
3. /*右值"123", 它的所有者将从原先的左值(变量std::string a), 转移到新的左值(std::vector v)
4. *所以, 使用std::move时一定保证, 以前的左值不再真需要了. 典型使用场合就是: (构造)函数的参数, 避免了再复制*/
5. v.push_back(std::move(a));
6. LOG(INFO) << "after std::move(a), now std::string a is: " << a; //打印空</span>

最后的glog将无法打印出a最开始的拷贝构造获取的值"123"，因为全局字符串"123"的所有者，已经从最开始的变量a，转移到了v

这在日常场合也是需要的，用途为：

1、减少内存复制成本

2、将不再需要的变量，取消它对原先持有变量(内存)的持有(修改)权限

例二：移动构造函数

1. <span style="font-size:10px;">    class test {
2. public:
3. std::vector<std::string> t_;
4. test(std::vector<std::string> &tmp) {
5. for (auto& i: tmp) {
6. //not copy rvalue to t_, only add rvalue reference to t_ and update rvalue's lifecycle
7. t_.push_back(std::move(i));
8. }
9. }
10. };
11. /*起初, 右值("123", "456", "789", "012", "345")都归属于左值temp*/
12. std::vector<std::string> temp = {"123", "456", "789", "012", "345"};
13. LOG(INFO) << "before move to object ot, t's size is: " << temp.size();
14. for (auto& i: temp) {
15. LOG(INFO) << " OLD LVALUE(object temp) element: " << i;
16. }
17. /*由类test的构造函数, 更改右值的所有者为类test的对象ot*/
18. test ot(temp);
19. LOG(INFO) << "after move elements of temp to object ot, now ot's size is: " << ot.t_.size();
20. for (auto& i: temp) {
21. LOG(INFO) << " OLD LVALUE(object temp) element: " << i;
22. }
23. for (auto& i: ot.t_) {
24. LOG(INFO) << " NEW LVALUE(object ot) element: " << i;
25. }</span>

第一轮glog， vector容器temp可以打印出其持有的全局字符串列表

第二轮glog：
因为全局字符串列表的每一个字符串的引用，均被move到test类对象ot的成员变量t_中，vector容器temp不再持有全局字符串列表中每一个字符串的引用权限

故无法打印

第三轮glog：
对象ot的成员t_持有全局字符串列表每一个字符串的引用，所以可以打印

移动构造函数，最大的用途避免同一份内存数据的不必要的变成两份甚至多份、过程中的变量传递导致的内存复制，另外解除了栈变量对内存的引用；

实际应用时往往如下这样：

int main () {

var a = XXX；

var b = YYY；

.....

object obj(a，b，.....)；//使用移动构造函数，免去a的复制构造成本(避免深拷贝造成XXX、YYY在main里有一份，obj里还有一份，而且obj构造时可能还得内存复制)，另外以后临时变量a再无权修改对应内存，完全消除全部隐患

}

例三：c++11风格的新老容器的数据移交：

如果一个老容器如vector容器oldv，需要将其内部数据复制给新容器如vector容器newv，且老容器后面无用，数据量很大；

那么c++11的std::"font-size:10px;"><span style="font-family:Courier New, sans-serif;">std::vector<std::string> oldv = {"123", "456", "789"};

• std::vector<std::string> newv(oldv.size());
• for (auto &i: oldv) {
• std::cout << i << "\t";
• }
• std::cout << std::endl;
• <strong><span style="color:#ff0000;">std::copy(std::make_move_iterator(oldv.begin()), std::make_move_iterator(oldv.end()), newv.begin());   //c++11做法，move引用</span></strong></span></span>

1. <span style="font-size:10px;"><span style="font-family:Courier New, sans-serif;"><strong><span style="color:#ff0000;">    //std::copy(oldv.begin(), oldv.end(), newv.begin());  //传统做法，复制</span></strong>
2. for (auto &i: oldv) {
3. std::cout << i << "\t";
4. }
5. std::cout << std::endl;
6. for (auto &i: newv) {
7. std::cout << i << "\t";
8. }
9. std::cout << std::endl;</span></span>

第一次打印：老容器正常打印

第二次打印：老容器无法打印了，因为每个
第三次打印：新容器正常打印

关于右值引用是c++11的一大重点，还有很多其他相关内容，个人认为理解和运用到这里基本可满足了。

5、继承构造函数

回到c++11的关于类的构造问题，近似于委托构造函数原理，如下：

1. struct A {
2. int a;
3. A(int _a):a(_a + 100){}
4. };
5. struct B : public A {
6. int b;
7. B(int _b):A(_b), b(_b + 10000){}
8. };
9. B obj(1);
10. std::cout << obj.a << ", " << obj.b << std::endl;

3.2、override和final

作用于虚函数，更多的作用是：显式的标识是否应该多态继承或不应该

1、override：子类用override修饰其虚函数，表示要多态继承基类的虚函数。不可以修饰非虚函数

举一个rocksdb的merge运算符重载的例子：

1. class ProcessMerge : public rocksdb::MergeOperator {
2. public:
3. virtual bool FullMergeV2 (const MergeOperationInput &merge_in,
4. MergeOperationOutput *merge_out) const override {
5. merge_out->new_value.clear();
6. if (merge_in.existing_value != nullptr) {
7. merge_out->new_value.assign(merge_in.existing_value->data(), merge_in.existing_value->size());
8. }
9. for (const rocksdb::Slice& m : merge_in.operand_list) {
10. merge_out->new_value.append("|");
11. merge_out->new_value.append(m.data(), m.size());
12. }
13. return true;
14. }
15. const char* Name() const override { return "ProcessMerge"; }
16. };

2、final：基类用final修饰其虚函数，意外其子类不可以多态继承该虚函数

1. class father {
2. public:
3. int a_;
4. int GetA() {return a_;}
5. virtual void SetA(int a) {
6. a_ = a;
7. LOG(INFO) << "father modify a to " << a_;
8. }
9. //add keyword final to avoid non-anticipated inherit in compling but not errored in running
10. //virtual void SetA(int a) final {a_ = a;}
11. public:
12. father(int a):a_(a) {}
13. };
14. class Son: public father {
15. int b_;
16. public:
17. Son(int a, int b):father(a), b_(b) {}
18. //add keyword override to avoid the error in compling but not errored in running.(eg. 'int SetA(double a){...} override' woule be errored by compiler)
19. virtual void SetA(int a) override {
20. a_ = a;
21. LOG(INFO) << "son modify a to " << a_;
22. }
23. //virtual void SetA(double a) override {a_ = a;}
24. };

如father基类的SetA实现为"virtual void SetA(int a) final {a_ = a;}"，则子类Son再多态继承实现SetA方法就会报错了。

3.3、建议：

构造与析构：全部的复制构造、赋值构造、所有权移动构造、自定义构造函数，以及全部的复制运算符、赋值运算符、所有权移动运算符，尽可能自行全部都实现

继承：子类的虚函数多态实现要加override显式的表明，不让子类多态实现的虚函数也要记得加入final；

宗旨：让c++11的编译器更多的帮助发现问题

4、lambda、bind、function：

函数式编程是c++11重要亮点之一

4.1、直接lambda表达式

完全如同python

1. int a = 1, b = 2;
2. auto multi = [](int a, int b){
3. b = a + a + a;
4. return a + b;
5. };
6. LOG(INFO) << "by lambda: " << multi(a, b);

函数multi

4.2、c++11风格的函数指针std::function
& std::bind

1. int func1 (int a, int b) {
2. b = a + a + a;
3. return a + b;
4. }
5. auto a = 1, b = 2;
6. std::function<int (int, int)> modify_add0(func1);
7. LOG(INFO) << "directly assign function: " << modify_add0(a, b);

通过指定返回值、参数列表、绑定的函数和函数名，定义一个函数(指针)modify_add0

绑定的函数，可以是普通函数，也可以是类成员函数，同时指定：

1. class ca {
2. public:
3. bool func(int a) {
4. LOG(INFO) << "aaa: " << a;
5. }
6. };
7. ca o;
8. std::function<bool (int)> f = std::bind(&ca::func, o, std::placeholders::_1);
9. f(1);

原先只有在boost出现且极为受限的函数占位符，也加入到了标准库，即std::placeholders，传递自定义参数

绑定类成员函数时，需要配合使用std:bind。

bind和placeholders，同样可以用于普通函数：

1. int func1 (int a, int b) {
2. b = a + a + a;
3. return a + b;
4. }
5. auto a = 1, b = 2;
6. auto auto1 = std::bind(func1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
7. LOG(INFO) << "directly run auto: " << auto1(a, b);

auto可以自动识别标准类型的变量的类型，同样可以用于std:;function：

1. int func1 (int a, int b) {
2. b = a + a + a;
3. return a + b;
4. }
5. auto a = 1, b = 2;
6. auto auto1 = std::bind(func1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
7. LOG(INFO) << "directly run auto: " << auto1(a, b);

std:;function作为函数指针，同样可以作为参数传递并执行：

1. int func1 (int a, int b) {
2. b = a + a + a;
3. return a + b;
4. }
5. int func3 (auto f) {
6. return f(1, 2);
7. }
8. auto a = 1, b = 2;
9. auto auto1 = std::bind(func1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
10. LOG(INFO) << "run auto in function: " << func3(auto1);

bind内不仅不再有boost占位符实现的1st、2nd的个数限制，还可以传递常量，并可以指定参数的顺序：

1. int func2 (int a, double b, std::string c) {
2. b = a + a + a;
3. return int(a + b);
4. }
5. /*std::function内的定义了该function调用时的顺序, 也是_1、_2、..._n的顺序, bind内要整理符合绑定的函数参数顺序*/
6. std::function<int (std::string, int)> modify_add2 = std::bind(func2, std::placeholders::_2, 2.0, std::placeholders::_1);
7. LOG(INFO) << "by bind with partly arg: " << modify_add2("aaa", 1);

modify_add2函数执行时，第一个参数"aaa"第二个参数1，貌似和绑定的函数func2的顺序不符，就是因为bind内指定了占位符标识，占位符2作为第一个参数，常量2.0作为第二个参数，占位符1作为第三个参数，即1、2.0、"aaa"

更广泛的用法，直接定义函数体：

1. std::function<int ()> modify_add3 = std::function<int ()>([=, &b]{
2. b = a + a + a;
3. return a + b;
4. });
5. LOG(INFO) << "directly in-function: " << modify_add3();

这个做法是后面描述的std::thread的典型适配方法，让static void thread_func(void *arg) {......}作为线程执行函数体的作法成为历史！

对于函数参数为引用、常引用、指针的方法：

1. int func4 (const int &a, int &b) {
2. b = 3;
3. return a + b;
4. }
5. int func5 (int *a) {
6. return *a;
7. }
8. std::function<int (const int&, int&)> modify_add4 = std::bind(func4, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
9. LOG(INFO) << "args is const reference and reference: " << modify_add4(std::cref(a), std::ref(a));
10. std::function<int (int *)> modify_add5 = std::bind(func5, std::placeholders::_1);
11. LOG(INFO) << "args is const reference and reference: " << modify_add5(&a);

在这里，std::ref、std::cref派上了用场

5、动态指针

这也是c++11一个重要亮点

如同函数式编程，动态指针同样大量移植了原先boost里的东西

5.1、unique_ptr

功能基本对应boost的scoped_ptr，或之前stl的auto_ptr，生命周期随构造者，reset自动析构再重新构造，get判断是否有效、支持放在容器内；

真正意义智能指针。

不论是临时变量指针、类成员指针变量.....90%的指针都应该用这个

5.2、shared_ptr

功能对于boost的shared_ptr，可以有多个持有者的共享指针，即所谓引用计数型指针，直到最后一个持有者delete释放时，其指向的资源才会真正被释放

典型应用案例：如对同一个全局无锁队列对象由shared_ptr封装，多线程的多个持有者均持有对其的引用。直到全部线程都释放掉对其的引用时，该无锁队列对象才会被最终销毁。

也就是shared_ptr适合用于管理“全局动态资源”

6、多线程与互斥同步(互斥锁，条件变量)

这也是c++11的一个重要亮点

c++11的多线程管理瞬间变得和boost甚至比boost的还要方便：

1. static void *ThreadFunc(void *arg) {
2. reinterpret_cast<ThreadPool *>(arg)->process();
3. return 0;
4. }
5. int a = new int；
6. std::thread th(&ThreadFunc, (void *)&a)；

一个线程池的构造：

1. ThreadPool::ThreadPool (int thread_num): thread_num_(thread_num),
2. pending_num_(0),
3. running_num_(0),
4. task_count_(0),
5. stop_(true) {
6. Start();
7. }
8. ThreadPool::~ThreadPool () {
9. Stop(false);
10. }
11. bool ThreadPool::Start () {
12. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
13. stop_ = false;
14. for (auto i: common::Range(0, thread_num_)) {
15. ths_.push_back(std::thread(&ThreadFunc, this));
16. }
17. }

就是这样创建并运行

结合前边的std::function，可以让static void ThreadFunc(void *arg)成为历史：

1. std::unique_ptr<std::thread> agent_；
2. agent_.reset(new std::thread([this] () {
3. while (1) {
4. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
5. if (!lockfreequeue_.get() || (lockfreequeue_->empty() && !stop_)) {
6. std::cv_status cvsts = cond_.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(100));
7. if (cvsts == std::cv_status::timeout) {
8. continue;
9. }
10. }
11. if (stop_) {
12. break;
13. }
14. void *msg = nullptr;
15. lockfreequeue_->pop(msg);
16. if (msg) {
17. Task task = std::bind(&DataPreProcess::PreProcess, this, msg);
18. workers_->AddTask(task);
19. }
20. }
21. LOG(INFO) << "agent thread exit.";
22. }));

即，直接定义函数体。在c++11直接定义函数体代替静态函数是非常常用的方式。

提到多线程，不能不提到多线程互斥与同步，c++11在这方面同样大量移植boost：

std:;mutex

std::unique_lock

std::condition_variable

它们让多线程共用全局posix互斥锁、条件变量的方式成为历史

std::unique_lock和std::condition_variable，基本对应boost的scoped_lock和condition_variable，使用方法完全一样

以线程池的部分实现为例：

1、首先声明和定义线程池的执行实体：

1. using Task = std::function<void ()>;
2. struct Timertask {
3. bool flag_;
4. Task task_;
5. int64_t timeval_;
6. int64_t exec_time_;
7. bool operator< (const struct Timertask otherone) const {
8. return exec_time_ > otherone.exec_time_;
9. }
10. Timertask(const Task &task, int64_t timeval, int64_t exec_time, bool flag = false):flag_(flag), task_(task), timeval_(timeval), exec_time_(exec_time) {}
11. Timertask(const Task &task, int64_t timeval, bool flag = false):flag_(flag), task_(task), timeval_(timeval) {
12. int64_t nowtime = common::getime_micros();
13. exec_time_ = timeval_ + nowtime;
14. }
15. };

业务上包括任务Task、和定时任务Timertask两类，执行实体都是Task

Timertask重载<是因为定时任务需要按时间临的远近排序，线程池的定时任务队列的实现是一个堆，所以这里需要重载<；flag_意为是一次性定时任务还是例行定时任务。

这些非本部分关注点不影响阅读即可。

2、线程池的声明，重点关注多线程互斥锁、条件变量成员

1. class ThreadPool {
2. private:
3. std::atomic<uint64_t> pending_num_;
4. std::atomic<uint64_t> running_num_;
5. uint64_t task_count_;
6. bool stop_;
7. int thread_num_;
8. std::vector<std::thread> ths_;
9. std::mutex mtx_;
10. std::condition_variable cond_;
11. std::deque<Task> queue_;
12. std::priority_queue<Timertask> timer_queue_;
13. public:
14. ThreadPool(int thread_num);
15. ~ThreadPool();
16. bool Start();
17. bool Stop(bool graceful);
18. void AddTask(const Task &task);
19. void AddPriorityTask(const Task &task);
20. void AddDelayTask(int timeval, const Task &task);
21. void AddTimerTask(int timeval, const Task &task);
22. bool IsEmpty() {return (running_num_ > 0)?false:true;}
23. bool CancelTask();
24. static void *ThreadFunc(void *arg) {
25. reinterpret_cast<ThreadPool *>(arg)->process();
26. return 0;
27. }
28. void process();
29. };

3、线程池构造与析构

重点关注析构，析构函数在"优雅模式"下，可以通过原子成员变量pending_num_获知是否全部任务执行完毕

非优雅模式下，首先置stop_标志位为false意为即将析构，并通过条件变量cond_的notify_all唤醒全部线程，使其执行完当前任务后退出

1. bool ThreadPool::Start () {
2. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
3. stop_ = false;
4. for (auto i: common::Range(0, thread_num_)) {
5. ths_.push_back(std::thread(&ThreadFunc, this));
6. }
7. }
8. bool ThreadPool::Stop (bool graceful) {
9. if (graceful) {
10. while (pending_num_) {
11. std::chrono::milliseconds duration(5000);
12. std::this_thread::sleep_for(duration);
13. }
14. }
15. stop_ = true;
16. cond_.notify_all();
17. for (auto i: common::Range(0, thread_num_)) {
18. ths_[i].join();
19. }
20. pending_num_ = running_num_ = task_count_ = 0;
21. }

线程池的线程的实际执行函数，在执行完当前任务后会发现stop_标志位已经为false了，会纷纷退出

每个线程被操作系统调度到后，首先霸占互斥锁，注意c++11的互斥锁使用方法；

然后从任务队列中取出任务，然后释放掉互斥锁，自己去执行任务；如果没有任务，释放锁并一直等待条件变量的被通知

1. void ThreadPool::process () {
2. while (1) {
3. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
4. while (timer_queue_.empty() && queue_.empty() && !stop_) {
5. cond_.wait(lock);
6. }
7. if (stop_) {
8. break;
9. }
10. if (!timer_queue_.empty()) {
11. int64_t nowtime = common::getime_micros();
12. Timertask newestask = timer_queue_.top();
13. if (newestask.exec_time_ <= nowtime) {
14. timer_queue_.pop();
15. Task task = newestask.task_;
16. bool flag = newestask.flag_;
17. int64_t timeval = newestask.timeval_;
18. if (flag) {
19. Timertask newtask(task, timeval, true);
20. timer_queue_.push(newtask);
21. ++task_count_;
22. }
23. ++running_num_;
24. --pending_num_;
25. lock.unlock();
26. task();
27. lock.lock();
28. --running_num_;
29. }
30. }
31. if (!queue_.empty()) {
32. Task task = queue_.front();
33. queue_.pop_front();
34. --pending_num_;
35. ++running_num_;
36. lock.unlock();
37. task();
38. lock.lock();
39. --running_num_;
40. }
41. }

当给线程池加入新的要执行的任务，也会先霸占锁并向任务队列里加入新的任务，然后通知某一个正在等待条件变量同步的sleeping的线程(notify_one)：

普通任务以双向数组std::deque管理，按是否重要选择前插还是后插

1. void ThreadPool::AddTask (const Task &task) {
2. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
3. queue_.push_back(task);
4. ++pending_num_;
5. ++task_count_;
6. cond_.notify_one();
7. }
8. void ThreadPool::AddPriorityTask (const Task &task) {
9. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
10. queue_.push_front(task);
11. ++pending_num_;
12. ++task_count_;
13. cond_.notify_one();
14. }
15. void ThreadPool::AddDelayTask (int timeval, const Task &task) {
16. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
17. Timertask newtask(task, timeval);
18. timer_queue_.push(newtask);
19. ++task_count_;
20. cond_.notify_one();
21. }
22. void ThreadPool::AddTimerTask (int timeval, const Task &task) {
23. std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_);
24. Timertask newtask(task, timeval, true);
25. timer_queue_.push(newtask);
26. ++task_count_;
27. cond_.notify_one();
28. }

http://blog.csdn.net/u010246947/article/details/77822972

http://blog.csdn.net/u012931582/article/details/61655729

http://blog.csdn.net/zhangyifei216/article/details/72868345