用Cpp 写个轻量级ThreadPool

以下是一个C++轻量级线程池的示例代码：

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

class ThreadPool {
public:
    ThreadPool(int thread_num) : stop(false) {
        for (int i = 0; i < thread_num; ++i) {
            workers.emplace_back(
                [this] {
                    for (;;) {
                        std::function<void()> task;
                        {
                            std::unique_lock<std::mutex> lock(this->queue_mutex);
                            this->condition.wait(lock, [this] { return this->stop || !this->tasks.empty(); });
                            if (this->stop && this->tasks.empty()) {
                                return;
                            }
                            task = std::move(this->tasks.front());
                            this->tasks.pop();
                        }
                        task();
                    }
                }
            );
        }
    }

    template<class F, class... Args>
    auto enqueue(F&& f, Args&&... args) -> std::future<typename std::result_of<F(Args...)>::type> {
        using return_type = typename std::result_of<F(Args...)>::type;
        auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(
            std::bind(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...)
        );
        std::future<return_type> res = task->get_future();
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
            if (stop) {
                throw std::runtime_error("enqueue on stopped ThreadPool");
            }
            tasks.emplace([task]() { (*task)(); });
        }
        condition.notify_one();
        return res;
    }

    ~ThreadPool() {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(queue_mutex);
            stop = true;
        }
        condition.notify_all();
        for (std::thread& worker : workers) {
            worker.join();
        }
    }

private:
    std::vector<std::thread> workers;
    std::queue<std::function<void()>> tasks;

    std::mutex queue_mutex;
    std::condition_variable condition;
    bool stop;
};

int main() {
    ThreadPool pool(4);
    std::vector<std::future<int>> results;

    for (int i = 0; i < 8; ++i) {
        results.emplace_back(
            pool.enqueue([i] {
                std::cout << "task " << i << " started" << std::endl;
                std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
                std::cout << "task " << i << " finished" << std::endl;
                return i * i;
            })
        );
    }

    for (auto&& result : results) {
        std::cout << result.get() << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在这个示例中，线程池类`ThreadPool`维护了一个`std::vector<std::thread>`类型的线程池，一个`std::queue<std::function<void()>>`类型的任务队列，一个`std::mutex`类型的队列互斥量，一个`std::condition_variable`类型的条件变量和一个`bool`类型的`stop`标志，用于控制线程的启动和停止。

`ThreadPool`类的构造函数将线程池中的线程数作为参数，创建了指定数量的线程，并将线程函数作为lambda表达式放入线程池中。

`ThreadPool`类的成员函数`enqueue`用于向线程池中添加任务。它接受一个函数及其参数，并返回一个`std::future`类型的对象，用于获取任务执行的结果。在函数内部，首先创建了一个`std::packaged_task`对象，将函数及其参数绑定到该对象上，并将该对象的`get_future()`方法返回值作为返回值返回。然后将该任务添加到任务队列中，并通过`condition.notify_one()`通知一个等待中的线程。

`ThreadPool`类的析构函数在销毁线程池对象时，首先将`stop`标志设置为`true`，然后通过`condition.notify_all()`通知所有等待中的线程，让它们退出线程函数。最后，通过`std::thread::join()`方法等待所有线程的退出。