std::jthread | Programming Items

std::jthread は、C++20 で導入された「自動キャンセル機能付きの安全なスレッド」です。従来の std::thread の欠点を補い、より扱いやすく、例外安全なスレッド管理を可能にします。

1. C++標準の非同期処理 (std::thread, std::jthread, std::async)

C++標準には、非同期処理を行う方法に std::thread, std::jthread, std::async の3つがあります。

最初にこの3つについて概要を記載します。

🦊 参考（選び方の目安）

目的	推奨される選択肢
スレッドを完全に制御したい	`std::thread`
安全にスレッドを扱いたい	`std::jthread`
戻り値が必要な非同期処理を簡単に書きたい	`std::async`

🧵 std::thread

特徴	最も基本的なスレッド。スレッドの生成と管理を自分で行う。
利点	細かい制御が可能（スレッドのライフサイクル、優先度など）
注意点	`join()` や `detach()` を忘れると未定義動作になるスレッド終了の管理が手動で面倒
使いどころ	スレッドの寿命や動作を細かく制御したいとき

🌿 std::jthread

特徴	`std::thread` の改良版。スレッド終了時に自動で `join()` してくれる
利点	リソースリークの心配が少ない（RAIIで自動管理） `stop_token` によるキャンセル機構が組み込まれている
注意点	C++20以降が必要一部の環境ではまだ完全にサポートされていないかも
使いどころ	スレッドのキャンセルや自動管理が欲しいとき。 C++20 を使えるなら std::thread よりこちらの方が安全。

⚡ std::async

特徴	関数を非同期に実行し、`std::future` で結果を取得。
利点	戻り値を簡単に取得できるスレッド管理が不要リソースリークの心配が少ない（RAIIで自動管理）
注意点	実行ポリシー (std::launch::async or std::launch::deferred) に注意。実装依存でスレッドが作られないこともある。 std::launch::async を使って新しいスレッドを起動した場合、future の get() や wait() を呼ばずに future を破棄すると、スレッドがバックグラウンドで動いたままになる可能性がある。 std::launch::deferred の場合、スレッドを作成しない。また、future の get() を呼ばないと関数自体が実行されない。
使いどころ	「関数を非同期に呼び出して結果を待ちたい」ようなシンプルなケースに最適

以下、本ページでは std::jthread について記載します。

2. std::jthread の特徴

std::jthread は以下のような特徴があります。

stop_token による協調的キャンセル
std::jthread の最大の利点がこれです。
スレッド開始時に std::stop_token が渡され、外側から stop_request を送ることでスレッドに終了を依頼できます。
強制終了ではなく「協調的キャンセル」なので安全です。
コンストラクタで stop_token を自動注入
std::jthread のコンストラクタは、スレッド関数の第一引数が std::stop_token なら自動的に渡します。
スレッド終了時に自動 join
std::thread はデストラクタで join しないため、 join を忘れると std::terminate が発生する危険がありました。
std::jthread は、デストラクタで自動的に join します。
std::jthread は、デストラクタで自動的に stop_request を送信します。
- join の書き忘れがない
- 例外が発生しても安全にスレッドが終了する
std::thread と同じように使える
基本的な API（joinable、get_id など）は std::thread と同じです。ただし detach はありません（自動 join が前提のため）。

🆚 std::thread との比較
機能	std::thread	std::jthread
デストラクタで join	❌ しない	✅ 自動で join
キャンセル機構	❌ なし	✅ stop_token で協調的キャンセル
detach	あり	なし
例外安全性	低い	高い
C++ バージョン	C++11〜	C++20〜

ビルドオプション説明：
オプション	説明
-std=c++20	C++20 標準でコンパイルします。言語機能（構文・ライブラリ仕様）が C++20 準拠になります。
-Wall	一般的な警告群を有効にします。コード品質の初期チェックに有用です。
-Wextra	-Wall に含まれない追加の警告を有効にします。未使用パラメータなどを検出します。
-Wpedantic	規格に厳格に従っていない拡張や非標準的記法を警告します。移植性を高めたい場合に有効です。
-pthread	POSIX threads のサポートを有効にし、スレッド関連のライブラリをリンクします。単に -lpthread をリンクするだけでなく、コンパイル時にスレッド対応（スレッドセーフな定義など）を有効にするフラグです。スレッド/ミューテックスなどを使うプログラムでは必須に近いオプションです（Linux）。
-O2	最適化レベル 2 を指定します。実行速度向上のための最適化を行うが、"-O3" よりは穏やかで安定的な設定です。デバッグ時は "-g -O0" を推奨します。

4. request_stop() しないとどうなる？

起動中のスレッドに対して request_stop() しないでプログラムを終了した場合、どんな挙動になるのかを確認してみます。

結論から記載すると、jthread インスタンス解放時に自動的に request_stop() を発行してくれるようです。最初に記載の特徴３になります。

前述の jthread_01.cpp を元に作成するスレッドを３つに拡張したものを使用し、stop_request() をコメントアウトしたサンプルプログラムを使用します。

[環境]


コンパイラ :	g++ (Ubuntu 13.3.0-6ubuntu2~24.04),	13.3.0

OS:	Ubuntu 24.04 (WSL),

[プログラムソース] jthread_02.cpp

#include <iostream>     // cout, endl
#include <cstdlib>      // EXIT_SUCCESS
#include <string>       // string
#include <chrono>       // chrono
#include <thread>       // jthread
#include <mutex>        // mutex, lock_guard

// グローバルなミューテックス
std::mutex printMutex;

// スレッドセーフなメッセージ出力関数
void printMessage(const std::string& message) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(printMutex);
    std::cout << message << std::endl;
}

// スレッド関数
void threadFunction( std::stop_token s, const std::string& title ) {
    // 停止要求が来るまでループ
    while (!s.stop_requested()) {
        // 定期的にメッセージを出力
        printMessage("Thread is running: " + title);
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds{1});
    }
    printMessage(title + " has received stop message.");
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds{3});
    printMessage(title + " has been stopped.");
}

// メイン関数
int main(){
    // jthreadを使用して停止可能なスレッドを作成
    std::jthread worker1{threadFunction, "[Thread A]"};
    std::jthread worker2{threadFunction, "[Thread B]"};
    std::jthread worker3{threadFunction, "[Thread C]"};
    // jthreadは自動的にスレッドをjoinするので、明示的なjoinは不要です。
    
    // メインスレッドも何か処理を行う
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        printMessage("Main thread is running: " + std::to_string(i));
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds{3});
    }

    // スレッドに対して停止要求を送る
    //worker1.request_stop();
    //worker2.request_stop();
    //worker3.request_stop();
    printMessage("Stop request sent to worker thread.");

    // jthreadはスコープを抜けると自動的にjoinされます
    // ここで worker.join() を呼ぶこともできますが、jthread は自動的に join されるため、通常は不要です
    return EXIT_SUCCESS;
}

ビルドおよび実行：

$ g++ -std=c++20 -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread -O2 jthread_sample_02.cpp -o jthread_sample_02.out
$ ./jthread_sample_02.out 
Main thread is running: 0
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Main thread is running: 1
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Main thread is running: 2
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread C]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread C]
Stop request sent to worker thread.
Thread is running: [Thread B]
[Thread C] has received stop message.
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread B]
Thread is running: [Thread A]
[Thread C] has been stopped.
[Thread B] has received stop message.
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread A]
Thread is running: [Thread A]
[Thread B] has been stopped.
[Thread A] has received stop message.
[Thread A] has been stopped.
$

全部のスレッドに対して自動的に request_stop() を発行してくれることを確認できました。

ただし、コンソール出力内容を確認すると、まとめて全部に request_stop() を送信してくれるわけではなさそうです。一つずつ request_stop() -> join() しているようなので、プログラム終了後に恐らく以下と同等の処理をやってると思います。

    // スレッドに対して順番に停止要求を送り、その後 join() して終了を待つ
    {
        std::jthread* workers[] = { &worker1, &worker2, &worker3 };
        for (std::jthread* w : workers) {
            printMessage("Sending stop request to a worker...");
            w->request_stop();
            // 停止処理が完了するのを待つ
            if (w->joinable()) {
                w->join();
                printMessage("Worker has been joined.");
            }
        }
    }

The MIT License (MIT)

Copyright 2026 Kinoshita Hidetoshi

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.

2026-02-04	-	「4. request_stop() しないとどうなる？」を追加
2026-02-01	-	新規作成

std::jthread (c++20)