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：

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。
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。
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。
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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