C++并发编程：如何进行任务调度和线程池管理？

任务调度和线程池管理是 c++ 并发编程中提高效率和可扩展性的关键。任务调度：使用 std::thread 创建新线程。使用 join() 方法加入线程。线程池管理：创建 threadpool 对象，指定线程数量。使用 add_task() 方法添加任务。调用 join() 或 stop() 方法关闭线程池。

C++ 并发编程：任务调度和线程池管理

简介

在并发编程中，任务调度和线程池管理对于提高应用程序的效率和可扩展性至关重要。本文将引导您了解 C++ 中任务调度的概念，并展示如何使用 C++11 标准中的 std::thread 和 std::mutex 来管理线程池。

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任务调度

任务调度涉及分配和执行异步任务。在 C++ 中，可以使用 std::thread 来创建新线程：

std::thread t([]() {
  // 执行异步任务
});

要加入线程，请使用 join() 方法：

t.join();

线程池管理

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线程池是一个预先创建并管理的线程集合，可用于处理任务。使用线程池可以避免反复创建和销毁线程的开销。

以下是如何在 C++ 中创建和管理线程池：

class ThreadPool {
public:
  ThreadPool(int num_threads) {
    for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
      threads_.emplace_back(std::thread([this]() { this->thread_loop(); }));
    }
  }

  void thread_loop() {
    while (true) {
      std::function task;

      {
        std::lock_guard lock(mtx_);
        if (tasks_.empty()) {
          continue;
        }

        task = tasks_.front();
        tasks_.pop();
      }

      task();
    }
  }

  void add_task(std::function task) {
    std::lock_guard lock(mtx_);
    tasks_.push(task);
  }

  void stop() {
    std::unique_lock lock(mtx_);
    stop_ = true;
  }

  ~ThreadPool() {
    stop();

    for (auto& t : threads_) {
      t.join();
    }
  }

private:
  std::vector threads_;
  std::queue> tasks_;
  std::mutex mtx_;
  bool stop_ = false;
};

要使用线程池，可以执行以下步骤：

1. 创建一个线程池对象，指定要创建的线程数。
2. 使用 add_task() 方法将任务添加到线程池。
3. 调用 join() 或 stop() 方法来关闭线程池并等待所有任务完成。

实战案例

以下是一个使用线程池在多核系统上执行并发任务的示例：

#include 
#include 
#include "thread_pool.h"

int main() {
  ThreadPool pool(4);

  std::vector> futures;
  for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    futures.push_back(pool.add_task([i]() { return i * i; }));
  }

  for (auto& f : futures) {
    std::cout << f.get() << std::endl;
  }

  return 0;
}

结论

通过使用 std::thread 和线程池，可以有效地管理 C++ 中的并发任务。无论是多核系统上的科学计算还是需要处理大量请求的 Web 服务，线程调度和线程池管理都是提高代码效率和可扩展性的关键。