スレッド

[C++] std::threadでスレッドに引数を渡す方法(値渡し/参照渡し/ラムダ式)

C++のstd::threadを使用してスレッドに引数を渡す方法には、値渡し、参照渡し、ラムダ式を用いる方法があります。

値渡しでは引数がコピーされ、スレッド内で使用されます。

参照渡しを行う場合はstd::refを使用して明示的に参照を渡す必要があります。

ラムダ式を用いる場合は、スレッドの処理内容を直接記述でき、キャプチャリストを使って外部変数を値渡しや参照渡しで利用可能です。

目次から探す

値渡しで引数を渡す方法
参照渡しで引数を渡す方法
ラムダ式を使った引数の渡し方
実践的な例：複数の引数を渡す場合
スレッド引数に関するトラブルシューティング
まとめ

値渡しで引数を渡す方法

C++のstd::threadを使用してスレッドに引数を渡す際、値渡しを行うことができます。

値渡しでは、引数のコピーがスレッドに渡されるため、元の変数の値が変更されても、スレッド内での値には影響を与えません。

以下に、値渡しの具体例を示します。

#include <iostream>
#include <thread>
void threadFunction(int value) {
    // スレッド内で受け取った値を表示
    std::cout << "スレッド内の値: " << value << std::endl;
}
int main() {
    int mainValue = 10;
    
    // 値渡しでスレッドを作成
    std::thread myThread(threadFunction, mainValue);
    
    // スレッドの終了を待機
    myThread.join();
    
    return 0;
}

スレッド内の値: 10

この例では、mainValueの値をthreadFunctionに値渡ししています。

スレッド内で表示される値は、mainValueのコピーであり、元の変数には影響を与えません。

値渡しは、スレッドが独立して動作する場合に便利です。

参照渡しで引数を渡す方法

C++のstd::threadを使用してスレッドに引数を渡す際、参照渡しを行うことも可能です。

参照渡しでは、元の変数のアドレスがスレッドに渡されるため、スレッド内での変更が元の変数に影響を与えます。

以下に、参照渡しの具体例を示します。

#include <iostream>
#include <thread>
void threadFunction(int& value) {
    // スレッド内で受け取った値を変更
    value += 5;
    std::cout << "スレッド内の値: " << value << std::endl;
}
int main() {
    int mainValue = 10;
    
    // 参照渡しでスレッドを作成
    std::thread myThread(threadFunction, std::ref(mainValue));
    
    // スレッドの終了を待機
    myThread.join();
    
    // スレッド実行後の値を表示
    std::cout << "メインスレッド内の値: " << mainValue << std::endl;
    
    return 0;
}

スレッド内の値: 15
メインスレッド内の値: 15

この例では、mainValueを参照渡しでthreadFunctionに渡しています。

スレッド内で値が変更されると、元のmainValueも同様に変更されます。

参照渡しは、スレッド間でデータを共有したい場合に便利ですが、注意が必要です。

スレッドが同時に同じデータにアクセスする場合、競合状態が発生する可能性があります。

ラムダ式を使った引数の渡し方

C++では、ラムダ式を使用してスレッドに引数を渡すこともできます。

ラムダ式は、無名関数を簡潔に定義できるため、スレッド内での処理を柔軟に記述することができます。

以下に、ラムダ式を使った引数の渡し方の具体例を示します。

#include <iostream>
#include <thread>
int main() {
    int mainValue = 10;
    
    // ラムダ式を使ってスレッドを作成
    std::thread myThread([mainValue]() {
        // スレッド内で受け取った値を表示
        std::cout << "スレッド内の値: " << mainValue << std::endl;
    });
    
    // スレッドの終了を待機
    myThread.join();
    
    return 0;
}

スレッド内の値: 10

この例では、mainValueをラムダ式内で使用しています。

ラムダ式は、mainValueのコピーをスレッドに渡し、スレッド内でその値を表示します。

ラムダ式を使用することで、スレッド内の処理を簡潔に記述でき、必要に応じて複数の引数を渡すことも容易になります。

ラムダ式は、特に短い処理をスレッドで実行したい場合に便利です。

実践的な例：複数の引数を渡す場合

C++のstd::threadを使用して複数の引数をスレッドに渡すことも可能です。

値渡し、参照渡し、ラムダ式を組み合わせることで、柔軟に引数を扱うことができます。

以下に、複数の引数を渡す具体例を示します。

#include <iostream>
#include <thread>
void threadFunction(int& value1, const int value2) {
    // 参照渡しの引数を変更
    value1 += value2;
    std::cout << "スレッド内の値1: " << value1 << std::endl;
    std::cout << "スレッド内の値2: " << value2 << std::endl;
}
int main() {
    int mainValue1 = 10;
    const int mainValue2 = 5;
    
    // 複数の引数を参照渡しと値渡しでスレッドを作成
    std::thread myThread(threadFunction, std::ref(mainValue1), mainValue2);
    
    // スレッドの終了を待機
    myThread.join();
    
    // スレッド実行後の値を表示
    std::cout << "メインスレッド内の値1: " << mainValue1 << std::endl;
    std::cout << "メインスレッド内の値2: " << mainValue2 << std::endl;
    
    return 0;
}

スレッド内の値1: 15
スレッド内の値2: 5
メインスレッド内の値1: 15
メインスレッド内の値2: 5

この例では、threadFunctionに2つの引数を渡しています。

mainValue1は参照渡しで渡され、スレッド内でその値が変更されます。

一方、mainValue2は値渡しで渡され、スレッド内での変更はありません。

スレッドが終了した後、メインスレッド内での値も表示され、参照渡しの効果が確認できます。

このように、複数の引数を使うことで、より複雑な処理をスレッドで実行することが可能です。

スレッド引数に関するトラブルシューティング

スレッドに引数を渡す際には、いくつかのトラブルが発生することがあります。

以下に、よくある問題とその解決策を示します。

問題の種類	説明	解決策
引数のライフタイム問題	スレッドが引数のライフタイムが終了した後に実行されると、未定義動作が発生する。	引数をスレッドが実行される前に確保するか、`std::shared_ptr`を使用する。
競合状態	複数のスレッドが同じデータに同時にアクセスすると、データが破損する可能性がある。	ミューテックスやロックを使用して、データへのアクセスを制御する。
引数のコピーオーバーヘッド	大きなオブジェクトを値渡しすると、コピーが発生しパフォーマンスが低下する。	参照渡しやポインタを使用して、コピーを避ける。
スレッドの終了待機の失敗	スレッドが終了する前にメインスレッドが終了すると、未定義動作が発生する。	`join()`を使用して、スレッドの終了を待機する。