14. Lambda 与多线程：std::thread 和 std::async 中的 Lambda 使用

多线程编程，说白了就是让程序同时干几件事。C++11 之后，Lambda 表达式成了开启线程最顺手的那把钥匙。我个人习惯，只要线程任务不复杂，直接用 Lambda 往里塞，比写个函数对象省事多了。

今天我们就聊聊，怎么把 Lambda 扔进 std::thread 和 std::async 里，以及那些容易踩的坑。

14.1 把 Lambda 扔进 std::thread

先看最基础的用法。你直接传一个 Lambda 给 std::thread 的构造函数，它就开跑了。

#include <iostream>
#include <thread>

int main() {
    std::thread t([]{
        std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
    });
    t.join();
    return 0;
}

嗯，就这么简单。但实际项目里，你往往需要传参数。Lambda 的捕获列表这时候就派上用场了。

int id = 42;
std::string msg = "Processing";
std::thread t([id, &msg]{
    std::cout << "ID: " << id << ", Msg: " << msg << std::endl;
});
t.detach();  // 注意！这里可能有问题

14.2 捕获方式的选择：值 vs 引用

这里我直接给结论：

捕获方式	适用场景	风险
[=] 值捕获	线程生命周期不确定，或需要拷贝数据	大对象拷贝开销大
[&] 引用捕获	线程生命周期可控，且需要修改外部变量	悬空引用、数据竞争
[this] 捕获 this	在成员函数中启动线程	对象被销毁后线程还在跑

你想想看，如果线程里要修改一个外部变量，用引用捕获是必须的。但别忘了加锁。

int counter = 0;
std::mutex mtx;

std::thread t([&counter, &mtx]{
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        ++counter;
    }
});
t.join();

这里 counter 和 mtx 都是引用捕获。我建议你养成习惯：多线程里，只要涉及共享数据，先想锁，再想捕获方式。

14.3 用 std::async 获取返回值

std::thread 有个麻烦——它拿不到线程的返回值。你得自己搞个共享变量，或者用 std::promise。但 std::async 就优雅多了，它返回一个 std::future，Lambda 的返回值直接通过 future.get() 拿到。

#include <iostream>
#include <future>

int main() {
    auto fut = std::async(std::launch::async, [](int a, int b) -> int {
        return a + b;
    }, 3, 4);

    std::cout << "Result: " << fut.get() << std::endl;  // 输出 7
    return 0;
}

这里有个细节：std::launch::async 强制在新线程上执行。如果不指定，默认是 std::launch::deferred | std::launch::async，也就是由系统决定是立即执行还是延迟执行。我个人习惯，明确指定启动策略，避免意外。

14.4 捕获移动语义的对象

C++14 之后，Lambda 支持初始化捕获，也就是移动捕获。这对多线程特别有用，比如你要把一个 std::unique_ptr 传给线程。

auto ptr = std::make_unique<int>(42);
std::thread t([p = std::move(ptr)]{
    std::cout << *p << std::endl;
});
t.join();

注意，ptr 被移动后，原对象就空了。这是所有权转移，线程拥有了这个指针。我在项目中处理大块内存时，经常用这种方式，避免拷贝开销。

14.5 知识结构图

下面这张图，帮你理清 Lambda 与多线程的核心关系：

14.6 避坑指南

最后，我把自己踩过的几个坑列出来，你遇到了直接绕开：

• 不要捕获局部变量的引用然后 detach —— 线程还没跑完，局部变量就没了。
• Lambda 里捕获 this 指针时，确保对象还活着 —— 我见过一个同事，对象析构了，线程还在调用成员函数，直接崩溃。
• 值捕获大对象时注意性能 —— 比如捕获一个 std::vector<int> 有 10 万个元素，拷贝一次就是 40 万字节。用移动语义或者共享指针。
• std::async 默认策略可能不启动新线程 —— 如果你依赖多线程来提升性能，记得显式指定 std::launch::async。

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