c++11 call_once用法(多线程时仅初始化一次的完美解决方案)

本文详细介绍了C++标准库中的std::call_once函数,包括其使用方法和注意事项。通过示例程序展示了如何确保多线程环境下仅初始化一次资源,特别适用于实现线程安全的单例模式。

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template <class Fn, class... Args>

        void call_once (once_flag& flag, Fn&& fn, Args&&...args);

需要包含头文件:<mutex>

参数:

(1)flag:是std::once_falg对象(定义一个该对象传进去即可)、、属于控制的标签,相同的falg只执行一次(见下面详解)

(2)fn:需要只执行一次的函数对象、、

(3)args:传递给fn函数的参数、、如果有就传递,没有就不传递。

下面通过程序来解释flag的作用:

#include<iostream>
#include<mutex>
#include<thread>

using namespace std;

void init()
{
	cout << "data has inited" << endl;
}

void fun()
{
	once_flag init_flag;  //错误的用法
	call_once(init_flag, init);
}

int main()
{
	thread t1(fun);
	thread t2(fun);
	t1.join();
	t2.join();
	system("pause");
	return 0;
}
运行结果:


可以看到输出了两次“data has inited”,这是因为init_flag是定义在fun中的局部变量,每个线程的fun函数中的init_flag是不同的,所有才会输出两次、、如果init_flag是全局变量等,是同一个变量,则就只会输出一次。、、上面所说相同的flag的只执行一次。应该理解了。

上面的程序修改后正确的示范:

#include<iostream>
#include<mutex>
#include<thread>
using namespace std;
once_flag init_flag;

void init()
{
	cout << "data has inited" << endl;
}

void fun()
{
	call_once(init_flag, init);
}

int main()
{
	thread t1(fun);
	thread t2(fun);
	t1.join();
	t2.join();
	system("pause");
	return 0;
}
运行结果:


这次就只输出一次了、、说明只执行了一次!

用途:

std::call_once主要用于多线程的只初始化一次资源的情景,典型的例子就是完美的解决线程安全的单列模式。

<think>好的,用户想了解C++call_once用法和相关问题。首先,我需要回忆一下call_once的基本概念。call_onceC++11引入的,用于确保某个函数在多线程环境下只被调用一次,通常与once_flag一起使用。这常用于延迟初始化,比如单例模式。 接下来,我得确认用户的需求层次。他们可能已经知道多线程基础,但需要具体的用法示例。可能需要包括基本用法线程安全单例模式、异常处理以及常见问题。同,用户可能遇到的问题是,比如多次调用、性能影响或者错误使用once_flag的情况。 然后,考虑如何组织信息。首先解释call_onceonce_flag的作用,然后给出基本示例,展示如何声明once_flag和调用call_once。接着,单例模式是一个经典应用场景,需要详细说明如何结合使用。可能还需要提到异常处理,因为如果被调用的函数抛出异常,call_once会标记为未执行,下次调用会再次尝试。 还要注意常见错误,比如不同的once_flag实例导致多次执行,或者忘记将once_flag声明为静态或线程共享。这些是用户容易出错的地方,需要特别指出。 参考站内的引用,虽然现有的引用是关于虚函数和委托构造函数,但可能没有直接相关的信息。不过需要确保回答中的引用正确,如果有相关引用的话。但在这个问题中,可能不需要引用现有的资料,除非有特定的标准库文档引用。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步学习,比如异常处理的影响、与静态变量初始化的对比、性能比较等。确保问题覆盖用户可能感兴趣的扩展方向。</think>### C++ call_once 用法与示例 #### 1. 基础概念 `std::call_once` 是 C++11 标准库 `<mutex>` 中提供的线程安全单次调用机制,需配合 `std::once_flag` 使用。核心作用是**确保多线程环境下某个函数执行一次**,常用于延迟初始化场景[^1]。 #### 2. 基础用法 ```cpp #include <iostream> #include <mutex> #include <thread> std::once_flag flag; void initialize() { std::cout << "Initialized once!" << std::endl; } void task() { std::call_once(flag, initialize); } int main() { std::thread t1(task); std::thread t2(task); t1.join(); t2.join(); return 0; } ``` 输出结果: ``` Initialized once! ``` #### 3. 线程安全单例模式(典型应用) ```cpp class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { std::call_once(initFlag, &Singleton::initInstance); return *instance; } private: static std::once_flag initFlag; static Singleton* instance; static void initInstance() { instance = new Singleton(); } Singleton() = default; ~Singleton() = default; }; // 静态成员初始化 Singleton* Singleton::instance = nullptr; std::once_flag Singleton::initFlag; ``` #### 4. 带参数的初始化函数 ```cpp void init_logger(const std::string& config_path) { std::cout << "Logger initialized with config: " << config_path << std::endl; } void worker(std::once_flag& flag) { std::call_once(flag, init_logger, "./default.cfg"); } int main() { std::once_flag logger_flag; std::thread t1(worker, std::ref(logger_flag)); std::thread t2(worker, std::ref(logger_flag)); t1.join(); t2.join(); } ``` #### 5. 异常处理特性 如果被调用函数抛出异常: - `std::call_once` 会标记执行未完成 - 后续线程会重新尝试执行函数 ```cpp void risky_init() { static int attempt = 0; if (++attempt < 2) { throw std::runtime_error("Simulated failure"); } std::cout << "Succeeded on attempt " << attempt << std::endl; } int main() { std::once_flag ex_flag; std::thread t1([&]{ try { std::call_once(ex_flag, risky_init); } catch(...) {} }); std::thread t2([&]{ try { std::call_once(ex_flag, risky_init); } catch(...) {} }); t1.join(); t2.join(); } ``` 输出结果: ``` Succeeded on attempt 2 ``` #### 6. 注意事项 1. **`once_flag` 生命周期**:必须保证在所有相关线程中可见且生命周期足够长 2. **性能成本**:内部使用互斥锁实现,首次调用后有内存屏障开销 3. **不可复制性**:`once_flag` 不可复制/移动,通常声明为静态成员或全局变量 4. **重复使用**:同一个 `once_flag` 只能关联一个初始化操作
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