c++怎么实现一个线程池_c++线程池实现方法-C++-PHP中文网

c++怎么实现一个线程池_c++线程池实现方法

穿越時空

发布： 2025-10-05 17:54:02

原创

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答案：C++线程池通过复用线程执行任务，核心包含任务队列、线程集合、互斥锁、条件变量和运行控制开关。工作线程循环等待任务，任务以std::function封装存入队列，通过enqueue添加任务并通知线程，析构时设置停止标志并等待所有线程完成。需注意异常处理、避免阻塞及禁止在关闭后添加任务。

c++怎么实现一个线程池_c++线程池实现方法

在C++中实现一个线程池，核心目标是复用一组线程来执行多个任务，避免频繁创建和销毁线程带来的性能开销。一个实用的线程池通常包含任务队列、线程集合、同步机制（互斥锁与条件变量）以及任务调度逻辑。

线程池的基本结构

一个典型的线程池由以下几个部分组成：

工作线程集合：启动固定数量的线程，等待并执行任务。
任务队列：使用队列（如std::queue）保存待处理的任务，任务通常以函数对象（std::function）形式存储。
互斥锁（std::mutex）：保护任务队列的线程安全访问。
条件变量（std::condition_variable）：用于通知空闲线程有新任务到来。
控制开关：标识线程池是否正在运行，用于优雅关闭。

定义任务类型与线程函数

任务可以封装为std::function类型，这样能接受lambda表达式、函数指针或仿函数。

每个工作线程运行一个循环函数，从任务队列中取出任务并执行：

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加锁获取任务队列。
若队列为空且线程池未关闭，进入等待状态。
若有任务，取出并执行。

代码实现示例

#include <vector>
#include <thread>
#include <queue>
#include <functional>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

class ThreadPool {
private:
    std::vector<std::thread> workers;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex mtx;
    std::condition_variable cv;
    bool stop = false;

public:
    // 构造函数：启动指定数量的线程
    ThreadPool(int numThreads) {
        for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
            workers.emplace_back([this] {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
                        cv.wait(lock, [this] { return stop || !tasks.empty(); });
                        if (stop && tasks.empty()) return;
                        task = std::move(tasks.front());
                        tasks.pop();
                    }
                    task(); // 执行任务
                }
            });
        }
    }

    // 添加任务（支持任意可调用对象）
    template<class F>
    void enqueue(F&& f) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
            tasks.emplace(std::forward<F>(f));
        }
        cv.notify_one(); // 唤醒一个线程
    }

    // 析构函数：等待所有任务完成并回收线程
    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
            stop = true;
        }
        cv.notify_all();
        for (auto& worker : workers) {
            worker.join();
        }
    }
};