Как создать оболочку с типизацией над простым пулом потоков?

Как я могу создать типизированную оболочку для своего тред пула, позволяющую удобно передавать функции и их аргументы без поддержки замыканий? Мой текущий код не компилируется. У меня есть некоторые идеи, но мне нужна помощь, чтобы разобраться в том, как это можно осуществить. Возможно ли это сделать в C++? Если да, то как? Если нет, то какие альтернативы у меня есть?
  • 28 января 2024 г. 17:08
Ответы на вопрос 2
Да, в C++ это можно сделать. Самым распространённым способом реализации типизированной оболочки над пулом потоков является использование шаблонов и функциональных объектов (например, `std::function`).

Ваша типизированная оболочка будет упрощать интерфейс, позволяя при этом клиентам вашего пула потоков передавать функции различных сигнатур. Для хранения задач, которые нужно выполнять, вы можете использовать `std::function<void()>`, так как он может хранить любую вызываемую сущность, которая не принимает аргументы и не возвращает значение. Вы можете обернуть задачи с параметрами, используя лямбда-выражения или функции привязки (`std::bind`), если ваш стандарт C++ не поддерживает замыкания.

Ниже приведён пример реализации простого пула потоков с типизированной оболочкой, без использования замыканий:

```cpp
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <vector>
#include <queue>
#include <functional>
#include <memory>
#include <future>

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

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

public:
    ThreadPool(size_t threads) : stop(false) {
        for (size_t i = 0; i < threads; ++i)
            workers.emplace_back([this] {
                while (true) {
                    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();
                }
            });
    }

    // Добавление новой задачи в пул потоков
    template<typename F, typename... 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);

            // Не допускается добавление новых задач после остановки пула потоков
            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();
    }
};

// Пример функции, которую мы хотим выполнить в пуле потоков
int exampleFunction(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    // Создание пула с четырьмя рабочими потоками
    ThreadPool pool(4);

    // Добавление задачи в пул и получение объекта future
    auto result = pool.enqueue(exampleFunction, 2, 3);
    
    // Получение и печать результата выполнения функции
    std::cout << "The sum is " << result.get() << std::endl;

    return 0;
}
```

В данном примере мы создаем пул потоков, которые циклически берут задачи из общей потокобезопасной очереди и выполняют их. Задачи добавляют
1. Да, возможно реализовать типизированную обёртку над тред-пулом. 
2. Для решения проблемы с передачей функции без создания замыкания можно использовать std::function. Вместо передачи указателя на функцию можно передать объект std::function, который будет хранить функцию и ее аргументы.
Вот пример кода:

Теперь можно создавать задачи с типизированными аргументами, например:

3. Альтернативой может быть использование шаблона для хранения аргументов задачи, вместо использования std::tuple*.
Можно написать шаблонный класс ArgsHolder, который будет хранить аргументы задачи и передавать их в функцию через std::apply:

Теперь можно создавать задачи следующим образом:

Этот подход позволяет избежать использования void* и ручного выделения памяти.

Для таких вопросах советую использовать ТГ: @act_chat_bot
Похожие вопросы