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cpp11实现线程池(六)——线程池任务返回值类型Result实现

news 2025/7/1 5:37:19

介绍

提交任务函数submitTask中返回的Result类型应该是用Result类包装当前的task，因为出函数之后task即如下形式：return Result(task);

Result和Task都要互相持有对方的指针，Task要将任务执行结果通过Result::setVal(run()) 调用传给其对应Result对象。

Result类的声明和实现如下

// threadpool.h
// 提交到线程池的task任务执行完成后的返回值类型
class Result
{
public:Result(std::shared_ptr<Task> task, bool isValid = true);~Result() = default;//获取任务执行后的返回值void setVal(Any any);// get方法，用户调用这个方法获取task的返回值Any get();
private:Any any_; // 存储任务的返回值Semaphore sem_; // 线程通信std::shared_ptr<Task> task_; // 指向对应获取返回值的任务对象std::atomic_bool isValid_; // 检查返回值是否有效
};// threadpool.cpp
Result::Result(std::shared_ptr<Task> task, bool isValid): isValid_(isValid), task_(task)
{task->setResult(this);
}//获取任务执行后的返回值
void Result::setVal(Any any)
{// 存储task的返回值this->any_ = std::move(any);  // Any 类只提供右值拷贝和移动赋值函数sem_.post(); // 获取任务的返回值，增加信号量资源
}// get方法，用户调用这个方法获取task的返回值
Any Result::get()
{if (!isValid_){return "";}sem_.wait(); // task任务如果没执行完，这里会阻塞用户线程return std::move(any_); // Any不提供左值拷贝构造和拷贝赋值
}

Task类的声明和实现如下

// threadpool.h
class Task
{
public:Task();~Task() = default;void exec();void setResult(Result* res);// 用户可自定义任务类型，从Task派生出来，重写run方法，实现自定义任务处理virtual Any run() = 0;private:// 不要用智能指针，可能会导致和Result产生循环引用的问题Result* result_; // Result对象生命周期 > Task对象生命周期
}; // threadpool.cpp
Task::Task(): result_(nullptr)
{}
void Task::exec()
{if (nullptr != result_){result_->setVal(run()); // !!!}}void Task::setResult(Result* res)
{result_ = res;
}

Master-Slave线程模型

Master线程用来分解任务，然后给各个Slave分配任务；

等待各个Slave线程执行完任务，返回结果；

Master线程合并各个任务结果并输出

测试

使用3个线程来计算1+2+…+300000000 的和（1加到3亿）

测试代码如下：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include "threadpool.h"using uLong = unsigned long long;class MyTask : public Task
{
public:MyTask(uLong /*int*/ begin, uLong /*int*/ end): begin_(begin), end_(end){}Any run(){std::cout << "tid:" << std::this_thread::get_id() << " begin!" << std::endl;//std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));uLong sum = 0;for (uLong i = begin_; i <= end_; i++){sum += i;}std::cout << "tid:" << std::this_thread::get_id() << " end!" << std::endl;return sum;}
private:uLong /*int*/ begin_;uLong /*int*/ end_;
};
int main()
{ThreadPool pool;pool.start(4);Result res1 = pool.submitTask(std::make_shared<MyTask>(1, 1000000000));Result res2 = pool.submitTask(std::make_shared<MyTask>(1000000001, 2000000000));Result res3 = pool.submitTask(std::make_shared<MyTask>(2000000001, 3000000000));uLong sum1 = res1.get().cast_<uLong>();uLong sum2 = res2.get().cast_<uLong>();uLong sum3 = res3.get().cast_<uLong>();// Master - Slave线程模型std::cout << (sum1 + sum2 + sum3) << std::endl;getchar();return 0;
}

在这里插入图片描述

出现的问题

测试时最后一个获取任务的线程，没有执行完成

在这里插入图片描述

而且，似乎出现了死锁的现象，按任意键无反应

分析

根据卡住的位置，我简单的推测是第三个任务执行的问题，于是在提交第三个子任务处打上断点

在这里插入图片描述

到达断点后进入MyTask构造函数，在初始化列表发现end_成员被初始化为负数（如下图）

在这里插入图片描述

这是由于int类型的最大值在编译器中定义如下

#define INT_MAX    2147483647

小于3000000000，导致了溢出，从而转变成负数。

这样导致在如下的任务执行函数的循环中，程序永远无法出循环

在这里插入图片描述

解决办法

将MyTask类中的成员类型改变为unsigned long long

class MyTask : public Task
{
public:MyTask(uLong /*int*/ begin, uLong /*int*/ end): begin_(begin), end_(end){}Any run(){std::cout << "tid:" << std::this_thread::get_id() << " begin!" << std::endl;//std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));uLong sum = 0;for (uLong i = begin_; i <= end_; i++){sum += i;}std::cout << "tid:" << std::this_thread::get_id() << " end!" << std::endl;return sum;}
private:uLong /*int*/ begin_;uLong /*int*/ end_;
};