C++11：std::线程池？

Question

在 C++03 中，我将

pthread

与自建线程池一起使用，该线程池始终保持几个线程运行（因为

pthread_create

很慢），这样我就可以为小任务启动线程，而无需考虑性能问题。

现在，在 C++11 中我们有了

std::thread

。我想该标准没有说明具体的实现，所以我的问题是关于标准库的实现。他们通常会选择构建

std::thread

成本低廉的池化方法（例如，不会在 posix 上调用

pthread_create

），还是

std::thread

只是一个包装器？

换句话说，C++11 中是否仍然推荐使用线程池，或者我应该在需要时创建一个

std::thread

并将性能留给标准库？

Answer 1

一般来说，

std::thread

应该是底层系统原语的最小包装器。例如，如果您在

pthread

平台上，您可以使用以下程序进行测试，无论您创建多少个线程，它们都是使用唯一的

pthread_t

id 创建的（这意味着它们是动态创建的，并且不是从线程池借来的）：

#include <assert.h>
#include <mutex>
#include <set>
#include <thread>
#include <vector>

#include <pthread.h>

int main() {
  std::vector<std::thread> workers;
  std::set<long long> thread_ids;
  std::mutex m;
  const int n = 1024;

  for (int i = 0; i < n; ++i) {
    workers.push_back(std::thread([&] {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
      thread_ids.insert(pthread_self());
    }));
  }
  for (auto& worker : workers) {
    worker.join();
  }
  assert(thread_ids.size() == n);

  return 0;
}

所以线程池仍然很有意义。也就是说，我看过一个视频，其中 C++ 委员会成员讨论了有关

std::async

(IIRC) 的线程池，但我现在找不到它。

Answer 2

A

std::thread

是一个执行线程。时期。它从哪里来，如何到达那里，是否存在一些“实际”线程池等，都与标准无关。只要它像线程一样，它就可以是

std::thread

。

现在，

std::thread

很可能是一个现实生活中的操作系统线程，而不是从线程池或其他任何东西中提取的东西。但 C++11 理论上确实允许将

std::thread

实现为从池中提取的东西。

Answer 3

就抽象成本而言，

std::thread

应该非常便宜，它是低级的东西。据我了解，标准库实现可能会尽可能紧密地包装底层操作系统机制，因此您可以假设线程创建的开销是相似或等效的。

我不知道任何具体的实现，但这是我从阅读C++ Concurrency In Action中获得的二手理解，该标准建议他们使用最有效的实用方法。作者当然似乎认为与 DIY 相比，成本或多或少可以忽略不计。

该库在概念上与 Boost 类似，因此我想使用 Boost 实现来得出一些结论不会太牵强。

基本上，我认为您的问题没有直接答案，因为它只是没有指定。虽然在我看来，我们更有可能看到非常薄的包装器实现，但我认为如果线程池提供了效率优势，库编写者就不会受到使用线程池的限制。

Answer 4

首先，正如您提到的，C++ 标准基本上没有指定库的实现。 但是 C++ 标准库的实现者应该遵守“as-if”规则。

例如，这意味着

std::thread

的构造函数应表现为 就像创建了 新线程一样，无论是底层 API 的精简包装还是线程池等高效实现。 （这里，“线程”是指 C++11 规范中抽象的执行线程，而不是具体的操作系统本机线程）

关于线程池的实现；

• C++ 编译器和库应正确处理 C++ 线程特定资源（即

  thread_local

  变量），并且它们应在运行时协同工作。
• 即使满足上述条件，似乎也无法与操作系统特定的线程资源（Windows 的 TLS、pthread 的 TSS 等）协同工作。

因此，我假设大多数

std::thread

实现只是底层线程 API 的包装。