Chatgpt用C++编写简易线程池

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用C++写简易线程池

编写一个线程池的核心目的是为了管理和复用多个线程，以便能够高效地执行多个任务。下面是一个简化的 C++ 线程池实现示例，使用了 C++11 的线程库和一些基本的同步原语（如互斥锁和条件变量）。

1. 线程池基本实现

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

// 线程池类
class ThreadPool {
public:
    // 构造函数：初始化线程池并启动工作线程
    ThreadPool(size_t numThreads) {
        start(numThreads);
    }

    // 析构函数：停止线程池并等待所有线程完成
    ~ThreadPool() {
        stop();
    }

    // 提交任务到线程池
    template<typename F, typename... Args>
    auto enqueue(F&& f, Args&&... args)
        -> std::future<decltype(f(args...))> {
        using returnType = decltype(f(args...));

        auto task = std::make_shared<std::packaged_task<returnType()>>(
            std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)
        );

        std::future<returnType> res = task->get_future();

        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mQueueMutex);
            mTasks.emplace([task]() { (*task)(); });
        }

        mCondition.notify_one();
        return res;
    }

private:
    // 启动工作线程
    void start(size_t numThreads) {
        for (size_t i = 0; i < numThreads; ++i) {
            mWorkers.emplace_back([this]() {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;
                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(mQueueMutex);
                        mCondition.wait(lock, [this]() { return mStop || !mTasks.empty(); });

                        if (mStop && mTasks.empty()) {
                            return;
                        }

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

                    task();
                }
            });
        }
    }

    // 停止线程池
    void stop() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mQueueMutex);
            mStop = true;
        }

        mCondition.notify_all();

        for (std::thread& worker : mWorkers) {
            if (worker.joinable()) {
                worker.join();
            }
        }
    }

    std::vector<std::thread> mWorkers;                // 工作线程
    std::queue<std::function<void()>> mTasks;        // 任务队列
    std::mutex mQueueMutex;                          // 互斥锁
    std::condition_variable mCondition;             // 条件变量
    bool mStop = false;                             // 停止标志
};

// 示例任务
void exampleTask(int id) {
    std::cout << "Task " << id << " is being processed by thread " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
}

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

    // 提交多个任务到线程池
    std::vector<std::future<void>> results;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        results.emplace_back(pool.enqueue(exampleTask, i));
    }

    // 等待所有任务完成
    for (auto&& result : results) {
        result.get();
    }

    return 0;
}

2. 解释

1. 线程池类：ThreadPool 类负责管理线程池的线程和任务队列。

2. 构造函数：初始化线程池，并启动指定数量的线程。

3. 析构函数：停止线程池，确保所有线程完成工作后再销毁。

4. enqueue 方法：用于将任务提交到线程池。它接受一个任务（函数或可调用对象），并返回一个 std::future 对象，以便可以等待任务完成或获取结果。

5. start 方法：启动指定数量的工作线程。每个线程在循环中等待任务，并执行任务。

6. stop 方法：通知所有工作线程停止工作，并等待所有线程完成。

7. 示例任务：exampleTask 是一个示例任务函数，它打印出任务 ID 和处理它的线程 ID。

8. main 函数：创建一个包含 4 个线程的线程池，提交多个任务，并等待所有任务完成。

3. 编译和运行

要编译和运行这个线程池示例，你可以使用以下命令（假设文件名为 threadpool.cpp）：

g++ -std=c++11 -o threadpool threadpool.cpp
./threadpool

这个简单的线程池示例演示了基本的线程池操作。实际应用中，你可能需要更多功能，如任务优先级、动态线程调整等。

本文标签： 线程简易chatGPT