讲座主题：C++中的std::stop_token——取消操作的幕后英雄
大家好，欢迎来到今天的C++技术讲座！今天我们要聊一聊一个相对“年轻”的家伙——std::stop_token。如果你对多线程编程有了解，那你一定知道，线程管理有时候就像带一群不听话的小孩去公园玩，你想让他们回家的时候，他们偏偏不想走。而std::stop_token就是那个帮你喊“该回家了”的工具。
1. 背景故事：为什么我们需要std::stop_token？
在C++20之前，如果你想让一个线程提前停止运行，通常需要自己实现一些机制，比如用布尔标志或者条件变量来通知线程该结束了。这种方式虽然可行，但代码复杂度会增加，而且容易出错。
举个例子，假设你有一个任务，它会在一个循环中不断执行某些操作。如果想让它停下来，你可能需要这样写：
bool should_stop = false;
void task() {
while (!should_stop) {
// 做点什么
}
}
void stop_task() {
should_stop = true;
}这种方式的问题在于，你需要手动管理这个标志，并且要确保它是线程安全的（比如用std::atomic<bool>）。这不仅增加了代码量，还可能引入潜在的bug。
于是，C++20引入了std::stop_token，它提供了一种更优雅的方式来处理这种“取消”需求。
2. std::stop_token是什么？
简单来说，std::stop_token是一个轻量级的类模板，用于检查某个操作是否被请求取消。它的设计目标是简化多线程环境下的取消逻辑。
核心特性：
- 不可修改：
std::stop_token本身是只读的，不能直接修改其状态。 - 轻量级：它只是一个句柄，指向实际的取消状态。
- 与
std::jthread配合使用：std::jthread（C++20新增）会自动管理std::stop_source和std::stop_token。
3. 使用场景：std::stop_token能做什么？
让我们通过几个例子来理解std::stop_token的具体用法。
示例1：基本用法
假设我们有一个任务，它会不断地打印数字，直到被请求停止。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <stop_token>
void print_numbers(std::stop_token stoken) {
int i = 0;
while (!stoken.stop_requested()) {
std::cout << "Number: " << i++ << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}
std::cout << "Task stopped." << std::endl;
}
int main() {
std::jthread jt(print_numbers);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
std::cout << "Requesting stop..." << std::endl;
return 0; // jthread 自动请求停止
}输出示例：
Number: 0
Number: 1
Number: 2
Requesting stop...
Task stopped.在这个例子中，std::jthread会自动创建一个std::stop_source，并通过std::stop_token将其传递给任务函数。当main函数结束时，std::jthread会自动请求停止任务。
示例2：手动控制取消
有时候，你可能希望手动控制取消操作。这时可以使用std::stop_source。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <stop_token>
void print_numbers(std::stop_token stoken) {
int i = 0;
while (!stoken.stop_requested()) {
std::cout << "Number: " << i++ << std::endl;
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}
std::cout << "Task stopped." << std::endl;
}
int main() {
std::stop_source source;
std::jthread jt([&source]() { print_numbers(source.get_token()); });
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
std::cout << "Requesting stop..." << std::endl;
source.request_stop(); // 手动请求停止
return 0;
}输出示例：
Number: 0
Number: 1
Number: 2
Requesting stop...
Task stopped.在这个例子中，我们通过std::stop_source手动请求停止任务。
4. std::stop_token的核心成员
为了更好地理解std::stop_token的工作原理，我们来看看它的核心成员：
| 成员函数 | 描述 |
|---|---|
stop_possible() |
返回true表示可能被请求停止，false表示不可能被请求停止。 |
stop_requested() |
返回true表示已经请求停止，false表示尚未请求停止。 |
这些函数可以帮助你在任务中检查取消状态，并决定是否继续执行。
5. 与其他工具的对比
为了让大家更清楚地理解std::stop_token的优势，我们来对比一下它与其他工具的区别。
| 工具 | 线程安全 | 易用性 | 功能丰富性 |
|---|---|---|---|
std::atomic<bool> |
是 | 中等 | 有限 |
std::condition_variable |
是 | 较低 | 高 |
std::stop_token |
是 | 高 | 高 |
从表中可以看出，std::stop_token在易用性和功能丰富性上都有很大的优势。
6. 注意事项
尽管std::stop_token非常强大，但在使用时也有一些需要注意的地方：
- 不要滥用：并不是所有任务都需要取消机制，只有那些长时间运行的任务才需要考虑。
- 线程安全：虽然
std::stop_token本身是线程安全的，但你的任务逻辑仍然需要小心处理共享资源。 - 及时响应：任务应该定期检查
stop_requested()，以确保能够及时响应取消请求。
7. 总结
通过今天的讲座，我们了解了std::stop_token的基本概念、用法以及它的优势。它为C++开发者提供了一种简单而强大的方式来管理取消操作，特别是在多线程环境中。希望你能将这些知识应用到实际项目中，让你的代码更加优雅和高效！
如果你还有任何疑问，欢迎在评论区提问！下次讲座再见啦！
