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C++ 线程池代码实现

2023-06-29 10:18:28 深夜i 12 0

C++ 线程池代码实现并发编程多线程编程

return this->stop || !this->tasks.empty();

C++线程池代码实现

线程池是一种用于管理多线程任务的设计模式，它可以在需要的时候创建线程，并让它们执行一定的任务。线程池的好处是可以减少线程初始化和销毁的开销，从而提高了系统的性能和可伸缩性。C++是一种高效的编程语言，而且在多线程编程方面有着显著的优势，因此，C++线程池的实现很常见。

下面是一个简单的C++线程池代码实现：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <functional>
class ThreadPool {
public:
  // 构造函数，接收线程池大小
  ThreadPool(size_t size) : stop(false) {
    for (size_t i = 0; i < size; ++i)
      workers.emplace_back([this] {
        for (;;) {
          std::function<void()> task;
          {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queue_mutex);
            this->condition.wait(lock,
                       [this] { return this->stop || !this->tasks.empty(); });
            if (this->stop && this->tasks.empty())
              return;
            task = std::move(this->tasks.front());
            this->tasks.pop();
          }
          task();
        }
      });
  }
  // 提交任务到线程池
  template<class Func, class... Args>
  auto enqueue(Func &&func, Args &&... args) ->std::future<typename std::result_of<Func(Args...)>::type> {
    using return_type = typename std::result_of<Func(Args...)>::type;
    auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(std::bind(std::forward<Func>(func),
                                         std::forward<Args>(args)...));
    std::future<return_type> res = task->get_future();
    {
      std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
      if (stop)
        throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool");
      tasks.emplace([task]() { (*task)(); });
    }
    condition.notify_one();
    return res;
  }
  // 停止线程池
  ~ThreadPool() {
    {
      std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
      stop = true;
    }
    condition.notify_all();
    for (std::thread &worker : workers)
      worker.join();
  }
private:
  std::vector<std::thread> workers;
  std::queue<std::function<void()>> tasks;
  std::mutex queue_mutex;
  std::condition_variable condition;
  bool stop;
};
int main() {
  ThreadPool pool(4); // 创建一个包含4个线程的线程池
  std::vector<std::future<int>> results;
  for (int i = 0; i < 8; ++i) {
    results.emplace_back(
        pool.enqueue([i] {
          std::cout << "hello " << i << std::endl;
          std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
          std::cout << "world " << i << std::endl;
          return i * i;
        })
    );
  }
  for (auto &&result : results)
    std::cout << result.get() << ' ';
  std::cout << std::endl;
  return 0;
}

在这段代码中，ThreadPool是一个线程池类，其中包含了一个构造函数、一个提交任务的enqueue函数和一个停止线程池的析构函数。workers是一个线程向量，用于存储运行的工作线程。tasks是一个任务队列，用于存储任务。queue_mutex和condition是同步机制，用于同步线程之间的通信。stop是一个布尔值，用于指示线程池是否停止。

构造函数ThreadPool(size_t size)接收线程池的大小，该函数会在创建对象时启动指定数量的工作线程。每个工作线程都会循环处理从任务队列中取出的任务，直到线程池被停止。

enqueue函数模板是用于将任务提交到任务队列中的函数，它接收一个可调用对象作为参数及其参数，返回一个std::future对象。该函数会将可调用对象包装成一个函数对象，并放入任务队列中，然后通过condition.notify_one()通知一个工作线程取出任务执行，并返回一个std::future对象以得到可调用对象的返回值。

析构函数~ThreadPool()负责停止线程池。它设置stop为true，并通知所有线程线程池已经停止。然后，它等待每个工作线程运行到结束。

在main函数中，我们创建了一个ThreadPool对象，并使用它来启动8个任务，并等待它们的完成。在这里，我们是使用lambda表达式来模拟一个任务，每个任务执行完打印一句话，并返回一个数。

这是一个简单的C++线程池代码实现。线程池是一个非常重要的设计模式，可以在处理高并发任务时提高系统的性能和可伸缩性，C++线程池的实现是一项极其重要的技术衍生。

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