C++ 轻量线程池基于 std::thread、std::queue、std::mutex 和 std::condition_variable 实现，支持任务提交、原子状态控制与优雅关闭，核心包含线程安全队列、工作线程循环、条件变量等待及析构自动清理。
用 C++ 实现一个轻量、实用的线程池，核心是管理一组复用的线程来异步执行任务，避免频繁创建 / 销毁线程的开销。下面是一个基于 std::thread、std::queue、std::mutex 和 std::condition_variable 的简洁实现，支持任务提交、自动扩容（可选）、优雅关闭，已在 C++11 及以上环境验证可用。
线程池基础结构设计
线程池需包含：任务队列（线程安全）、工作线程集合、同步原语（互斥锁 + 条件变量）、运行状态控制。所有任务封装为 std::function，支持 lambda、函数指针、绑定对象等。
关键点：
- 任务队列用
std::queue+std::mutex保护，避免多线程竞争 - 用
std::condition_variable让空闲线程等待新任务，而非忙等 - 设置
m_stop原子标志位，控制线程退出循环 - 析构时调用
stop()，等待所有线程完成当前任务后退出
完整可运行代码示例
以下是一个最小可行线程池（无任务优先级、无动态扩缩容，但稳定高效）：
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#include #include #include #include #include #include #include #include #include class ThreadPool {public: explicit ThreadPool(size_t threads = std::thread::hardware_concurrency()) : m_stop(false) {for (size_t i = 0; i < threads; ++i) {m_workers.emplace_back([this] {while (true) {std::function task; {std::unique_lock lock(m_queue_mutex); m_condition.wait(lock, [this] {return m_stop.load() || !m_tasks.empty();}); if (m_stop.load() && m_tasks.empty()) return; task = std::move(m_tasks.front()); m_tasks.pop();} task();} }); } } template auto enqueue(F&& f, Args&&…… args) -> std::future::type> {using return_type = typename std::result_of::type; auto task = std::make_shared>(std::bind(std::forward(f), std::forward(args)……) ); std::future res = task->get_future(); { std::unique_lock lock(m_queue_mutex); if (m_stop.load()) {throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool"); } m_tasks.emplace([task]() { (*task)();}); } m_condition.notify_one(); return res;} ~ThreadPool() { stop(); } private: void stop() { { std::unique_lock lock(m_queue_mutex); m_stop = true; } m_condition.notify_all(); for (std::thread &t : m_workers) {if (t.joinable()) t.join();} } std::vector m_workers; std::queue> m_tasks; std::mutex m_queue_mutex; std::condition_variable m_condition; std::atomic m_stop; };
高并发使用技巧与注意事项
在真实项目中提升线程池稳定性与性能，注意以下实践：
- 避免任务阻塞过久：单个任务若长时间 I/O 或 sleep，会占用线程资源；可拆分为异步 I/O + 回调，或单独配 I/O 线程池
- 限制队列长度：无界队列可能 OOM，建议添加
if (m_tasks.size() > MAX_QUEUE_SIZE) throw ……防护 - 返回 future 时注意生命周期：不要让
std::future在线程池析构后被访问，否则会std::terminate - 异常处理要在线程内捕获：worker 线程中未捕获异常会导致整个程序终止，可在 task 包装层加 try/catch
- 考虑使用 无锁 队列（如 moodycamel::ConcurrentQueue）：在极端高吞吐场景下减少锁争用
实际调用示例
提交普通函数、lambda、带返回值任务：
int main() { ThreadPool pool(4); // 提交无返回值任务 pool.enqueue([]{ std::cout << "Hello from threadn";}); // 提交带参数的 lambda pool.enqueue([](int x, const std::string& s) {std::cout << "x=" << x << ", s=" << s << "n";}, 42, "world"); // 提交有返回值任务，获取 future auto fut = pool.enqueue([] -> int {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); return 123; }); std::cout <<"Result:" << fut.get() <<"n"; // 阻塞等待结果 return 0;}
不复杂但容易忽略细节。按这个结构写，线程池就既安全又够用。
