C++线程池库如何实现任务的分配

在C++中，实现一个线程池库主要包括以下几个步骤：

1. 定义任务类型：首先需要定义一个可调用对象类型，例如std::function< void()> ，用于表示任务。

2. 创建线程池：创建一个固定大小的线程池，每个线程都在等待任务队列中的任务。可以使用std::vector< std::thread> 来存储线程。

3. 任务队列：使用一个线程安全的队列（例如基于互斥锁和条件变量实现的队列）来存储待处理的任务。可以使用std::queue< Task> 来实现。

4. 分配任务：当有新任务到来时，将其添加到任务队列中。线程池中的每个线程都在等待任务队列中的任务，一旦有任务到来，就会开始执行。为了实现这一点，可以在线程池初始化时，为每个线程分配一个工作函数，该函数不断地从任务队列中获取任务并执行。

下面是一个简单的线程池实现示例：

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


class ThreadPool {
    
public:
    using Task = std::function<
    void()>
    ;


    ThreadPool(size_t num_threads) {
    
        for (size_t i = 0;
     i <
     num_threads;
 ++i) {
    
            workers.emplace_back(&
    ThreadPool::work, this);

        }

    }


    ~ThreadPool() {

        {
    
            std::unique_lock<
    std::mutex>
     lock(queue_mutex);
    
            stop = true;

        }
    
        condition.notify_all();
    
        for (auto&
 worker : workers) {
    
            worker.join();

        }

    }


    void add_task(Task task) {

        {
    
            std::unique_lock<
    std::mutex>
     lock(queue_mutex);
    
            tasks.push(std::move(task));

        }
    
        condition.notify_one();

    }


private:
    void work() {

        while (true) {
    
            Task task;

            {
    
                std::unique_lock<
    std::mutex>
     lock(queue_mutex);

                condition.wait(lock, [this] {
     return stop || !tasks.empty();
 }
    );
    
                if (stop &
    &
 tasks.empty()) {
    
                    return;

                }
    
                task = std::move(tasks.front());
    
                tasks.pop();

            }
    
            task();

        }

    }
    

    std::vector<
    std::thread>
     workers;
    
    std::queue<
    Task>
     tasks;
    
    std::mutex queue_mutex;
    
    std::condition_variable condition;
    
    bool stop = false;

}
    ;

使用示例：

int main() {
    
    ThreadPool pool(4);
     // 创建一个包含4个线程的线程池

    // 添加任务到线程池
    for (int i = 0;
     i <
     10;
 ++i) {

        pool.add_task([i] {
    
            std::cout <
    <
     "Task " <
    <
     i <
    <
     " executed by thread "<
    <
     std::this_thread::get_id()<
    <
     std::endl;

        }
    );

    }
    

    // 等待所有任务完成
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    

    return 0;

}
    

这个示例展示了如何创建一个简单的线程池，并向其中添加任务。线程池会自动将任务分配给空闲的线程并执行。

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