答案：c++线程池通过预创建线程、任务队列和同步机制实现高效任务调度，核心包括线程组、std::queue存储任务、std::mutex与condition_variable保障线程安全，支持RaiI管理资源，可复用线程避免频繁创建开销。
在C++中实现一个简单的线程池，核心思路是预先创建一组工作线程，通过任务队列接收外部提交的任务，由空闲线程自动从队列中取出并执行。这种方式避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高程序性能。
线程池的基本组成
一个基本的线程池通常包含以下几个部分：
- 线程组： 一组等待任务的工作线程。
- 任务队列： 存放待执行任务的容器，通常使用队列结构（如std::queue）。
- 互斥锁与条件变量： 保护任务队列的线程安全，并实现线程间的同步唤醒。
- 控制开关： 标记线程池是否运行，用于优雅关闭。
任务的定义与存储
任务一般以可调用对象的形式存在，比如函数、Lambda表达式或函数对象。可以使用std::function<void()>统一包装这些类型。
示例：
立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；
#include <functional> #include <queue> using Task = std::function<void()>; std::queue<Task> tasks_;
这样就可以把不同形式的任务都存入同一个队列中。
线程同步机制
多个线程访问共享任务队列时必须加锁。使用std::mutex保护队列，再配合std::condition_variable实现“有任务就通知线程”的机制。
关键代码片段：
std::mutex mtx_; std::condition_variable cv_; bool stop_ = false; // 添加任务 void enqueue(Task task) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_); tasks_.push(std::move(task)); cv_.notify_one(); // 唤醒一个线程 } // 工作线程循环 void worker() { while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_); cv_.wait(lock, [this] { return !tasks_.empty() || stop_; }); if (stop_ && tasks_.empty()) break; Task task = std::move(tasks_.front()); tasks_.pop(); lock.unlock(); task(); // 执行任务 } }
线程池类的简单实现
将上述组件整合成一个完整的类：
#include <iostream> #include <vector> #include <thread> #include <queue> #include <functional> #include <mutex> #include <condition_variable> class ThreadPool { public: explicit ThreadPool(size_t threads) : stop_(false) { for (size_t i = 0; i < threads; ++i) { workers_.emplace_back([this] { worker(); }); } } ~ThreadPool() { { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_); stop_ = true; } cv_.notify_all(); for (auto& t : workers_) { t.join(); } } void enqueue(Task task) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_); tasks_.push(std::move(task)); cv_.notify_one(); } private: using Task = std::function<void()>; std::vector<std::thread> workers_; std::queue<Task> tasks_; std::mutex mtx_; std::condition_variable cv_; bool stop_; void worker() { while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx_); cv_.wait(lock, [this] { return !tasks_.empty() || stop_; }); if (stop_ && tasks_.empty()) return; Task task = std::move(tasks_.front()); tasks_.pop(); lock.unlock(); task(); } } };
使用示例
提交一些简单任务测试线程池：
int main() { ThreadPool pool(4); // 创建4个线程 for (int i = 0; i < 8; ++i) { pool.enqueue([i] { std::cout << "任务 " << i << " 正在执行，线程ID: " << std::this_thread::get_id() << 'n'; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); }); } // 主函数退出前，pool析构会等待所有任务完成 return 0; }
这段代码会看到8个任务被4个线程并发处理，输出顺序不固定但总能完成。
基本上就这些。这个线程池虽然简单，但具备了核心功能：复用线程、安全添加任务、自动调度执行、支持RAII资源管理。进一步可以扩展支持返回值（结合std::future）、动态调整线程数等，但对大多数场景来说，这个版本已经够用。