C 语言手写线程池

在现代编程中，线程池是一种常见且高效的并发编程技术。它可以有效地管理和复用线程资源，提高程序的性能和响应能力。在 C 语言中，我们也可以手写实现一个简单的线程池。

线程池的核心思想是创建一定数量的线程，并将任务放入任务队列中。线程从任务队列中获取任务并执行，完成后再返回等待新的任务。这样可以避免频繁地创建和销毁线程所带来的开销。

我们需要定义线程池的结构体，包括线程数组、任务队列、线程数量、任务队列最大长度等成员变量。

typedef struct {
    pthread_t *threads;
    void **taskQueue;
    int threadCount;
    int queueSize;
    int front;
    int rear;
} ThreadPool;

接下来，实现线程池的初始化函数。在这个函数中，创建指定数量的线程，并初始化任务队列相关的变量。

void initThreadPool(ThreadPool *pool, int threadCount, int queueSize) {
    pool->threads = (pthread_t *)malloc(threadCount * sizeof(pthread_t));
    pool->taskQueue = (void **)malloc(queueSize * sizeof(void *));
    pool->threadCount = threadCount;
    pool->queueSize = queueSize;
    pool->front = 0;
    pool->rear = 0;

    for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
        pthread_create(&pool->threads[i], NULL, threadFunction, pool);
    }
}

然后，定义线程执行的函数。在线程函数中，不断从任务队列中获取任务并执行。

void *threadFunction(void *arg) {
    ThreadPool *pool = (ThreadPool *)arg;

    while (1) {
        // 加锁
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if ((pool->rear + 1) % pool->queueSize == pool->front) {
            // 任务队列为满，等待
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        }

        void *task = pool->taskQueue[pool->front];
        pool->front = (pool->front + 1) % pool->queueSize;

        // 解锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);

        // 执行任务
        //...

    }
}

还需要实现添加任务到任务队列的函数。

void addTask(ThreadPool *pool, void *task) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);

    if ((pool->rear + 1) % pool->queueSize == pool->front) {
        // 任务队列已满，无法添加
        printf("Task queue is full!\n");
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        return;
    }

    pool->taskQueue[pool->rear] = task;
    pool->rear = (pool->rear + 1) % pool->queueSize;

    pthread_cond_signal(&cond);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

最后，在程序结束时，需要释放线程池所占用的资源。

通过手写 C 语言线程池，我们可以更好地理解线程池的工作原理和实现机制，为开发高效的并发程序打下坚实的基础。根据实际应用场景的需求，还可以对线程池进行进一步的优化和扩展。