C++スレッドプールの方式はどのようなものですか

2年 ago
芽依, 雨夜
2 minutes

C++ スレッドプールの一般的な実装方法は、std::threadやstd::mutexなどの C++ のマルチスレッドライブラリを利用することです。以下にシンプルな C++ スレッドプールの実装例を示します。

  1. 実行すべきタスクを格納するタスクキューを作成してください。
  2. タスクキューからタスクを取り出し実行するスレッドをループ毎に生成する、一定数のスレッドプールを作成する
  3. タスクキューの安全な多スレッドアクセスのために std::mutex を使用します。
  4. スレッドの待機・通知メカニズムとしてstd::condition_variableを利用でき、タスクキューが空になった時にスレッドを待機状態にし、新しいタスクが追加された際にスレッドを1つ起こしてタスク処理を行います。
  5. 不要となったスレッドプールには特別なタスクをタスクキューに加えることでスレッドプールの停止を通知でき、すべてのスレッドが終了するまで待機させることができる。

以下はシンプルな C++ スレッドプールのサンプルコードだ:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(int numThreads) : stop(false) {
        for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {
            threads.emplace_back([this]() {
                while (true) {
                    std::function<void()> task;

                    {
                        std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
                        condition.wait(lock, [this]() {
                            return stop || !tasks.empty();
                        });

                        if (stop && tasks.empty()) {
                            return;
                        }

                        task = std::move(tasks.front());
                        tasks.pop();
                    }

                    task();
                }
            });
        }
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            stop = true;
        }
        
        condition.notify_all();

        for (std::thread& thread : threads) {
            thread.join();
        }
    }

    template<typename Func, typename... Args>
    void enqueue(Func&& func, Args&&... args) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queueMutex);
            tasks.emplace(std::bind(std::forward<Func>(func), std::forward<Args>(args)...));
        }

        condition.notify_one();
    }

private:
    std::vector<std::thread> threads;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;
    std::mutex queueMutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};

// 示例任务函数
void printNumber(int number) {
    std::cout << "Number: " << number << std::endl;
}

int main() {
    ThreadPool pool(4);

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pool.enqueue(printNumber, i);
    }

    return 0;
}

上記のコードでは、std::thread、std::mutex、std::condition_variable、std::functionなどのC++11の機能が使用されています。4つのスレッドからなるスレッドプールが作成され、スレッドプールにはprintNumber関数を呼び出して数値を1つプリントする10個のタスクが追加されました。

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