C++如何实现一个简单的线程池?(代码示例)

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线程池实现基于任务队列、工作线程组与互斥锁+条件变量同步机制,支持c++11以上标准,具备RaiI资源管理、移动语义和Lambda任务提交功能。

C++如何实现一个简单的线程池?(代码示例)

用 C++ 实现一个简单但可用的线程池,核心是:一个任务队列 + 一组工作线程 + 同步机制(互斥锁 + 条件变量)。下面是一个轻量、无依赖(仅标准库)、可直接编译运行的版本。

基本结构与关键组件

线程池包含三部分:
– 任务队列(std::queue<:function>>
– 线程集合(std::vector<:thread>
– 控制同步的 std::mutexstd::condition_variable
所有线程在空闲时等待新任务;提交任务后通知至少一个线程唤醒执行。

线程池类定义(含注释)

以下代码使用 C++11 及以上标准,支持 lambda、移动语义和 RAII 管理:

#include  #include  #include  #include  #include  #include  #include  #include   class ThreadPool { private:     std::vector workers;     std::queuefunction> tasks;     std::mutex mtx;     std::condition_variable cv;     std::atomic stop{false};  public:     explicit ThreadPool(size_t n) {         for (size_t i = 0; i < n; ++i) {             workers.emplace_back([this] {                 while (true) {                     std::function task;                     {                         std::unique_lock lock(mtx);                         cv.wait(lock, [this] { return stop.load() || !tasks.empty(); });                         if (stop.load() && tasks.empty()) return;                         task = std::move(tasks.front());                         tasks.pop();                     }                     task(); // 执行任务                 }             });         }     }      ~ThreadPool() {         {             std::unique_lock lock(mtx);             stop = true;         }         cv.notify_all();         for (auto& t : workers) {             if (t.joinable()) t.join();         }     }      template     void enqueue(F&& f, Args&&... args) {         auto task = std::make_shared>(             std::bind(std::forward(f), std::forward(args)...)         );         {             std::unique_lock lock(mtx);             tasks.emplace([task]() { (*task)(); });         }         cv.notify_one();     } };

如何使用(完整可运行示例)

下面是一个 main 函数,提交 10 个带编号的打印任务,观察并发执行效果:

#include  #include  #include   int main() {     ThreadPool pool(3); // 创建含 3 个工作线程的池      for (int i = 0; i < 10; ++i) {         pool.enqueue([i] {             std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));             std::cout << "Task " << i << " executed by thread "                       << std::this_thread::get_id() << 'n';         });     }      // 主线程不立即退出,确保所有任务完成(实际项目中可加 wait 机制)     std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));     return 0; }

注意事项与改进点

这个实现适合学习和轻量场景,真实项目中可考虑:

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  • 添加任务等待机制(如 wait_all() 或返回 std::future
  • 限制队列长度防止内存暴涨(加 size 检查 + 阻塞或丢弃策略)
  • 支持优先级任务队列(用 std::priority_queue
  • 动态调整线程数(需更复杂的生命周期管理)
  • 异常安全:worker 中捕获并传播异常(当前会终止线程)

基本上就这些。它不复杂但容易忽略 stop 标志和 notify 的时机 —— 错了就会死锁或漏任务。

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