C++11 ThreadPool总结

ゝ一纸荒年。 2022-12-29 09:55 192阅读 0赞

## github两个实现 ##

*  https://github.com/progschj/ThreadPool
 *  https://github.com/mtrebi/thread-pool

最先找到第一个的，看了一头雾水，过于难懂，第二个和第一个实现有些地方一样，但是文档写的很全。

其中enqueue的实现在看了example的代码之后，因为不熟悉拉姆达表达式，造成了很大的困扰。

ThreadPool pool(4);
        std::vector< std::future<int> > results;
    
        for(int i = 0; i < 8; ++i) {
            results.emplace_back(
                pool.enqueue([i] {
                    std::cout << "hello " << i << std::endl;
                    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
                    std::cout << "world " << i << std::endl;
                    return i*i;
                })
            );
        }
    
        for(auto && result: results)
            std::cout << result.get() << ' ';
        std::cout << std::endl;

因为在我的代码中enqueue的函数是c++的成员函数，如果用拉姆达表达式，当时就是不知道怎么写这个代码，最后看到https://github.com/lzpong/threadpool/blob/master/threadpool.h上的注释，使用std::mem\_fn或者std::bind才会用了, git地址：https://github.com/lzpong/threadpool)的readme，多看看能帮助理解。

// 提交一个任务
    	// 调用.get()获取返回值会等待任务执行完,获取返回值
    	// 有两种方法可以实现调用类成员，
    	// 一种是使用   bind： .commit(std::bind(&Dog::sayHello, &dog));
    	// 一种是用   mem_fn： .commit(std::mem_fn(&Dog::sayHello), this)
    	template<class F, class... Args>
    	auto commit(F&& f, Args&&... args) ->future<decltype(f(args...))>
    	{
    		if (!_run)    // stoped ??
    			throw runtime_error("commit on ThreadPool is stopped.");
    
    		using RetType = decltype(f(args...)); // typename std::result_of<F(Args...)>::type, 函数 f 的返回值类型
    		auto task = make_shared<packaged_task<RetType()>>(
    			bind(forward<F>(f), forward<Args>(args)...)
    		); // 把函数入口及参数,打包(绑定)
    		future<RetType> future = task->get_future();
    		{    // 添加任务到队列
    			lock_guard<mutex> lock{ _lock };//对当前块的语句加锁  lock_guard 是 mutex 的 stack 封装类，构造的时候 lock()，析构的时候 unlock()
    			_tasks.emplace([task](){ // push(Task{...}) 放到队列后面
    				(*task)();
    			});
    		}
    #ifdef THREADPOOL_AUTO_GROW
    		if (_idlThrNum < 1 && _pool.size() < THREADPOOL_MAX_NUM)
    			addThread(1);
    #endif // !THREADPOOL_AUTO_GROW
    		_task_cv.notify_one(); // 唤醒一个线程执行
    
    		return future;
    	}

前面的例子中的代码，用的是Lambda的不完整写法: \[capture list\] \{function body\}

[i] {
          std::cout << "hello " << i << std::endl;
          std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
          std::cout << "world " << i << std::endl;
          return i*i;
    }

### lamda表达式 ###

这个例子里面用了一个lamda表达式，并不是说在调用的enqueue函数的时候，必须https://github.com/lzpong/threadpool用lambda表达式，开始我走入了个误区，lambda表达式写不好，总是不对，学习了Lambda表达时候才写对了，最后代码是这样写的：

初始化一个6个线程的线程池，用来处理N多data，这样一次就可以处理6份数据，处理完放到readyData队列，processTask是Clip的成员函数，可以用Lambda表达式，也可以用std::mem\_fun或者std::bind。

threadPool.reset(new ThreadPool(6));
    threadPool->init();
    for (int idx = 0; idx < data.size(); idx++) {
        if (readyData[idx].empty()) {
            threadPool->submit([this, idx] {
                this->processTask(idx);
            });
        }
    }

### 用std::mem\_fn的写法 ###

threadPool.reset(new ThreadPool(6));
    threadPool->init();
    for (int idx = 0; idx < data.size(); idx++) {
        if (readyData[idx].empty()) {
             threadPool->submit(std::mem_fn(&Clip::processTask), this, idx);
        }
    }

用std::bind的写法

maskThreadPool.reset(new ThreadPool(6));
    maskThreadPool->init();
    for (int idx = 0; idx < data.size(); idx++) {
        if (readyData[idx].empty()) {
             threadPool->submit(std::bind(&Clip::processTask, this, idx));
        }
    }

这里可以看出std::bind和std::mem\_fn的区别，std::mem\_fn在外面跟了this指针和其他参数，std::bind中跟了所有参数。

### 用lambda表达式 ###

threadPool.reset(new ThreadPool(6));
    threadPool->init();
    for (int idx = 0; idx < data.size(); idx++) {
        if (readyData[idx].empty()) {
             threadPool->submit([this, idx] {
                 this->processTask(idx);
             });
        }
    }

## Lambda 表达式 ##

简单来说，编程中提到的 lambda 表达式，通常是在需要一个函数，但是又不想费神去命名一个函数的场合下使用，也就是指匿名函数。这一用法跟所谓 λ 演算（题目说明里的维基链接）的关系，有点像原子弹和质能方程的关系，差别其实还是挺大的。

Lambda表达式完整的声明格式如下：

[capture list] (params list) mutable exception-> return type { function body }

各项具体含义如下

*  capture list：捕获外部变量列表
 *  params list：形参列表
 *  mutable指示符：用来说用是否可以修改捕获的变量
 *  exception：异常设定
 *  return type：返回类型
 *  function body：函数体

此外，我们还可以省略其中的某些成分来声明“不完整”的Lambda表达式，常见的有以下几种：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <p>序号</p> </td> 
   <td> <p>格式</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>1</p> </td> 
   <td> <p>[capture list] (params list) -&gt; return type {function body}</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>2</p> </td> 
   <td> <p>[capture list] (params list) {function body}</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td> <p>3</p> </td> 
   <td> <p>[capture list] {function body}</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### std::bind绑定普通函数 ###

*  bind的第一个参数是函数名，普通函数做实参时，会隐式转换成函数指针。因此std::bind (my\_divide, x, y)等价于std::bind (&my\_divide,x, y)；

double my_divide (double x, double y) {return x/y;}
    auto fn_half = std::bind (my_divide, x, y);

std::bind绑定一个成员函数

*  bind绑定类成员函数时，第一个参数表示对象的成员函数的指针，第二个参数表示对象的地址。

class Foo {
        void print_sum(int n1, int n2) {
            std::cout << n1+n2 << '\n';
        }
        int data = 10;
    };
    int main() {
        Foo foo;
        auto f = std::bind(&Foo::print_sum, &foo, 95, 5);
        f(5, 95); // 100
    }

### 参考: ###

*  [解读github上流行的ThreadPool源码][github_ThreadPool]
 *  [C-Thread-Pool-使用解析][C-Thread-Pool-]
 *  [C++11 中的std::function和std::bind ][C_11 _std_function_std_bind]

[github_ThreadPool]: https://www.cnblogs.com/chenleideblog/p/12915534.html
[C-Thread-Pool-]: https://ce39906.github.io/2018/03/29/C-Thread-Pool-%E4%BD%BF%E7%94%A8%E8%A7%A3%E6%9E%90/
[C_11 _std_function_std_bind]: https://www.jianshu.com/p/f191e88dcc80