C++中 線程函數為靜態函數 及 類成員函數作為回調函數

 線程函數為靜態函數：

　　線程控制函數和是不是靜態函數沒關系,靜態函數是在構造中分配的地址空間,只有在析構時才釋放也就是全局的東西,不管線程是否運行,靜態函數的地址是不變的,並不在線程堆棧中static只是起了一個裝飾的作用,所以二者並沒有必然的關系

　　線程也是一種資源，是受系統調度的。因此，你必須要讓系統知道你的線程的起始位置，即線程函數的指針。Window系統的接口（API）是C標准的，系統在啟動線程時，需要直接得到線程的起始位置，因此你也必須向系統直接傳遞這樣一個直接的函數指針，這與C++其它的特性是無關的。

　　因為對於非靜態成員函數而言，默認情況下，參數列表中都會有一個this指針，例如fun（自定義參數），實際上編譯后就變成這樣類型：fun(自定義參數，某個類 * this)。這樣編譯就會出錯，多了一個參數，所以這個函數就不能作為線程函數了。加上static修飾之后，類的成員函數就不會加上默認this了，所以符合調用規定。

　　在C++的類中，普通成員函數不能作為pthread_create的線程函數，如果要作為pthread_create中的線程函數，必須是static !在C語言中，我們使用pthread_create創建線程，線程函數是一個全局函數，所以在C++中，創建線程時，也應該使用一個全局函數。static定義的類的成員函數就是一個全局函數。

 

類成員函數作為回調函數

 

　　回調函數是基於C編程的Windows SDK的技術，不是針對C++的，程序員可以將一個C函數直接作為回調函數，但是如果試圖直接使用C++的成員函數作為回調函數將發生錯誤，甚至編譯就不能通過。 

 

　　普通的C++成員函數都隱含了一個傳遞函數作為參數，亦即“this”指針，C++通過傳遞一個指向自身的指針給其成員函數從而實現程序函數可以訪問C++的數據成員。這也可以理解為什么C++類的多個實例可以共享成員函數但是確有不同的數據成員。由於this指針的作用，使得將一個CALLBACK型的成員函數作為回調函數安裝時就會因為隱含的this指針使得函數參數個數不匹配，從而導致回調函數安裝失敗。

 

　　這樣從理論上講，C++類的成員函數是不能當作回調函數的。但我們在用C++編程時總希望在類內實現其功能，即要保持封裝性，如果把回調函數寫作普通函數有諸多不便。經過網上搜索和自己研究，發現了幾種巧妙的方法，可以使得類成員函數當作回調函數使用。

　　這里采用Linux C++中線程創建函數pthread_create舉例，其原型如下：

   int pthread_create( pthread_t *restrict tidp , const pthread_attr_t *restrict attr , void* (*start_rtn)(void*) , void *restrict arg );  

　　第一個參數為指向線程標識符的指針。

　　第二個參數用來設置線程屬性。

　　第三個參數是線程運行函數的起始地址，即回調函數。

　　最后一個參數是運行函數的參數。

 

　　這里我們只關注第三個參數start_run，它是一個函數指針，指向一個以void*為參數，返回值為void*的函數，這個函數被當作線程的回調函數使用，線程啟動后便會執行該函數的代碼。

 方法一：回調函數為普通函數，但在函數體內執行成員函數

 

class MyClass  
{  
    pthread_t TID;  
public:  
    void func()  
    {  
        //子線程執行代碼  
    }  
  
    bool startThread()  
    {//啟動子線程  
        int ret = pthread_create( &TID , NULL , callback , this );  
        if( ret != 0 )  
            return false;  
        else  
            return true;  
    }  
};  
  
static void* callback( void* arg )  
{//回調函數  
    ((MyClass*)arg)->func();調用成員函數  
    return NULL;  
}  
  
int main()  
{  
    MyClass a;  
    a.startThread();  
}  

 

　　類MyClass需要在自己內部開辟一個子線程來執行成員函數func()中的代碼，子線程通過調用startThread()成員函數來啟動。這里將回調函數callback寫在了類外面，傳遞的參數是一個指向MyClass對象的指針(在pthrad_create()中由第4個參數this指定)，回調函數經過強制轉換把void*變為MyClass*，然后再調用arg->func()執行子線程的代碼。

　　這樣做的原理是把當前對象的指針當作參數先交給一個外部函數，再由外部函數調用類成員函數，以外部函數作為回調函數，但執行的是成員函數的功能，這樣相當於在中間作了一層轉換。缺點是回調函數在類外，影響了封裝性，這里把callback()限定為static，防止在其它文件中調用此函數。

方法二：回調函數為類內靜態成員函數，在其內部調用成員函數

在方法一上稍作更改，把回調函數搬到類MyClass里，這樣就保持了封裝性。代碼如下：

 

class MyClass  
{  
    static MyClass* CurMy;//存儲回調函數調用的對象  
    static void* callback(void*);//回調函數  
    pthread_t TID;  
    void func()  
    {  
        //子線程執行代碼  
    }  
      
    void setCurMy()  
    {//設置當前對象為回調函數調用的對象  
        CurMy = this;  
    }  
public:  
    bool startThread()  
    {//啟動子線程  
        setCurMy();  
        int ret = pthread_create( &TID , NULL , MyClass::callback , NULL );  
        if( ret != 0 )  
            return false;  
        else  
            return true;  
    }  
};  
MyClass* MyClass::CurMy = NULL;  
void* MyClass::callback(void*)  
{  
    CurMy->func();  
    return NULL;  
}  
  
int main()  
{  
    MyClass a;  
    a.startThread();  
}  

 

　　類MyClass有了1個靜態數據成員CurMy和1個靜態成員函數callback。CurMy用來存儲一個對象的指針，充當方法一中回調函數的參數arg。callback當作回調函數，執行CurMy->func()的代碼。每次建立線程前先要調用setCurMy()來讓CurMy指向當前自己。

　　這個方法的好處時封裝性得到了很好的保護，MyClass對外只公開一個接口startThread()，子線程代碼和回調函數都被設為私有，外界不可見。另外沒有占用callback的參數，可以從外界傳遞參數進來。但每個對象啟動子線程前一定要注意先調用setCurMy()讓CurMy正確的指向自身，否則將為其它對象開啟線程，這樣很引發很嚴重的后果。

方法三：對成員函數進行強制轉換，當作回調函數

 

class MyClass  
{  
    pthread_t TID;  
    void func()  
    {  
        //子線程執行代碼  
    }  
public:  
    bool startThread()  
    {//啟動子線程  
        typedef void* (*FUNC)(void*);//定義FUNC類型是一個指向函數的指針，該函數參數為void*，返回值為void*  
        FUNC callback = (FUNC)&MyClass::func;//強制轉換func()的類型  
        int ret = pthread_create( &TID , NULL , callback , this );  
        if( ret != 0 )  
            return false;  
        else  
            return true;  
    }  
};  
  
int main()  
{  
    MyClass a;  
    a.startThread();  
}  

 

　　這個方法是原理是，MyClass::func最終會轉化成 void func(MyClass *this); 也就是說在原第一個參數前插入指向對象本身的this指針。可以利用這個特性寫一個非靜態類成員方法來直接作為線程回調函數。對編譯器而言，void (MyClass::*FUNC1)()和void* (*FUNC)(void*)這兩種函數指針雖然看上去很不一樣，但他們的最終形式是相同的，因此就可以把成員函數指針強制轉換成普通函數的指針來當作回調函數。在建立線程時要把當前對象的指針this當作參數傳給回調函數(成員函數func)，這樣才能知道線程是針對哪個對象建立的。

　　方法三的封裝性比方法二更好，因為不涉及多個對象共用一個靜態成員的問題，每個對象可以獨立地啟動自己的線程而不影響其它對象。