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如何创建C++线程池

2023-06-27 12:18:50 深夜i -- --

C++ 线程池创建任务线程安全

C++线程池是一个很有用的工具，可以提高代码的性能和响应能力。它允许您管理多个并发任务，使得每个任务都能够在一个独立的线程中运行，从而提高代码的效率。在本文中，我们将探讨如何使用C++创建一个线程池。

首先，我们需要包含头文件 `#include ` ，以便能够使用C++中的线程库。然后，我们定义一个类来表示线程池，该类包含以下成员变量：

1. 向量：用于保存所有工作线程

2. 队列：用于保存所有待处理的任务

3. 互斥变量：用于保护队列，以避免多个线程同时访问它

4. 条件变量：用于通知工作线程可以开始处理任务

5. 布尔值：指示线程池是否正在运行

以下是线程池类的基本结构：


class ThreadPool {
public:
  ThreadPool();
  void addTask(std::function<void()> func);
  ~ThreadPool();
private:
  std::vector<std::thread> workerThreads;
  std::queue<std::function<void()>> taskQueue;
  std::mutex queueMutex;
  std::condition_variable queueCondition;
  bool poolRunning;
};

然后我们可以定义类的构造函数和析构函数。构造函数应该根据需要初始化所有成员变量。在析构函数中，我们需要停止所有正在运行的线程，并将所有待处理的任务从队列中清除。


ThreadPool::ThreadPool() : poolRunning(true) {
  for (unsigned i = 0; i < std::thread::hardware_concurrency(); ++i) {
    workerThreads.push_back(std::thread([this](){
      while(true) {
        std::function<void()> task;
        {
          std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
          queueCondition.wait(lock, [this](){return !poolRunning || !taskQueue.empty();});
          if (!poolRunning && taskQueue.empty())
            return;
          
          task = std::move(taskQueue.front());
          taskQueue.pop();
        }
        task();
      }
    }));
  }
}
ThreadPool::~ThreadPool() {
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
    poolRunning = false;
  }
  queueCondition.notify_all();
  for (auto& thread : workerThreads) {
    thread.join();
  }
  while (!taskQueue.empty()) {
    taskQueue.pop();
  }
}

在上面的代码中，我们使用了C++ 11标准中的条件变量，它可以使线程在“等待信号”时不需要执行忙等待操作。

接下来，我们实现 `addTask` 函数，以便能够将新任务添加到队列中。


void ThreadPool::addTask(std::function<void()> func) {
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
    taskQueue.push(std::move(func));
  }
  queueCondition.notify_one();
}

在这个函数中，我们使用了互斥量 `queueMutex` 来保护任务队列，避免多个线程同时添加任务。然后，我们使用条件变量 `queueCondition` 来通知工作线程开始处理任务。

最后，我们可以在主程序中创建一个线程池，并将所有任务添加到队列中。以下是一个简单示例：


int main() {
  ThreadPool pool;
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    pool.addTask([]() World!" << std::endl;
    );
  }
  return 0;
}

在上述示例中，我们创建了一个线程池并将10个任务添加到队列中。每个任务打印“Hello, World!”消息到控制台。由于我们创建了多个线程来处理这些任务，因此它们可以同时运行，从而提高整个程序的性能。

总之，C++线程池是一个强大的工具，可以提高代码的性能和响应能力。使用上面的代码和示例，您可以轻松地创建自己的线程池，并在您的代码中使用它。

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