【学习记录】c完整线程池实现

前言

c实现线程池，初步测试无误，采用双端队列，和任务偷取，任务优先加入自身队列。为了避免极端情况下，某一个线程的两队列中任务过于多，而空闲线程又无事可做。加入了空闲队列和任务偷取，提交任务的时候不仅唤醒自身，还会唤醒一个空闲线程，让空闲线程尝试取偷取高负载的线程任务。
正常情况，提交任务是会平均的分配给几个线程队列，目前我能想到的是同时初始化很多线程，线程中提交任务，提交完之后关闭。这样确实有可能导致任务积压到一个线程里面（不过无需担心可以有任务偷取缓解）。
如果错误欢迎斧正

头文件

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// Created by Administrator on 2025/8/22.
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#ifndef THREADPOOL_H
#define THREADPOOL_H
#ifndef MAXTHREADNUM
#define MAXTHREADNUM 64
#endif

// 任务函数类型
typedef void *(*task_func_t)(void *);

// 前向声明
typedef struct thread_pool thread_pool_t;

// 任务结构
typedef struct {
   
   
    task_func_t func;
    void *arg;
} task_t;

// 本地任务队列（双端队列）
typedef struct {
   
   
    task_t *queue;
    int capacity;
    int head;   // 从 head 取任务（本地线程用）
    int tail;   // 从 tail 放任务（本地线程用）
    pthread_mutex_t lock;     // 窃取时用
    pthread_cond_t  notify;   // 窃取通知
} local_queue_t;

// 线程池
struct thread_pool {
   
   
    local_queue_t *queues;    // 每个线程的本地队列
    int num_workers;
    pthread_t *threads;
    int shutdown;

    // 空闲线程管理
    int idle_workers[MAXTHREADNUM];     // 存储空闲 worker 的索引（最大支持 MAXTHREADNUM 个线程）
    int idle_count;           // 当前空闲线程数量
    pthread_mutex_t idle_lock; // 保护 idle_workers 和 idle_count
};

typedef struct {
   
   
    int index;
    thread_pool_t * pool;
}thread_pool_c;

// 初始化线程池
thread_pool_t* thread_pool_init(int num_workers);
// 提交任务放入某个线程的本地队列
int thread_pool_submit(thread_pool_t *pool, task_func_t func, void *arg);
// 销毁线程池
void thread_pool_destroy(thread_pool_t *pool);
#endif //THREADPOOL_H

源文件

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// Created by Administrator on 2025/8/22.
//
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include "threadpool.h"

// === 双端队列操作 ===

// 队列是否为空
static int queue_empty(local_queue_t *q) {
   
   
    return q->head == q->tail;
}

// 队列是否满
static int queue_full(local_queue_t *q) {
   
   
    return (q->tail + 1) % q->capacity == q->head;
}

// 非线程安全，仅用于本线程查询自己的队列（由本线程调用）
int local_queue_size_fast(local_queue_t *q) {
   
   
    if (!q) return -1;
    int size = (q->tail - q->head + q->capacity) % q->capacity;
    return size;
}

// 向本地队列尾部添加任务（由本线程调用）
static int queue_push_tail(local_queue_t *q, task_t task) {
   
   
    if (queue_full(q)) return -1;
    q->queue[q-><