QtConcurrent并行编程|极客教程

QtConcurrent并行编程

简介

QtConcurrent是Qt框架中提供的一个并行编程工具。通过QtConcurrent，可以方便地并行执行一些耗时的任务，提高程序的性能和响应速度。它提供了一些高级接口，如QThreadPool、QFuture和QtConcurrent命名空间，使得开发人员可以轻松创建并行任务。在本文中，我们将详细探讨QtConcurrent的使用方法和一些示例。

QThreadPool

QThreadPool是QtConcurrent中的一个重要类，它实现了线程池的功能。线程池是一种管理线程的模式，通过预先创建一些线程并重复利用它们，避免了线程频繁创建和销毁的开销。在QtConcurrent中，我们可以通过QThreadPool::globalInstance()获取一个全局的线程池对象，也可以自行创建一个线程池对象。

下面是一个简单的示例，演示了如何创建一个QThreadPool对象并设置线程池的最大线程数：

#include <QCoreApplication>
#include <QThreadPool>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication app(argc, argv);

    QThreadPool threadPool;
    threadPool.setMaxThreadCount(4);

    // 执行并行任务...

    return app.exec();
}

在上面的示例中，我们创建了一个最大线程数为4的线程池对象。接下来，我们将介绍如何使用QThreadPool来执行并行任务。

QtConcurrent命名空间

QtConcurrent命名空间提供了一些静态函数，用于执行并行任务。其中最常用的函数是QtConcurrent::run()和QtConcurrent::map()。QtConcurrent::run()可以执行一个简单的函数或Lambda表达式，而QtConcurrent::map()可以将一个函数应用到一个容器的每个元素上。

下面是一个使用QtConcurrent::run()和QtConcurrent::map()的示例，演示了如何并行计算一个数组的平方和：

#include <QCoreApplication>
#include <QtConcurrent>
#include <QDebug>
#include <vector>

int square(int value)
{
    return value * value;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication app(argc, argv);

    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用QtConcurrent::run()执行并行任务
    QFuture<int> sumFuture = QtConcurrent::run([&numbers]{
        int sum = 0;
        for(int number : numbers) {
            sum += square(number);
        }
        return sum;
    });

    // 使用QtConcurrent::map()执行并行任务
    QFuture<std::vector<int>> resultsFuture = QtConcurrent::mapped(numbers, square);

    // 等待结果
    sumFuture.waitForFinished();
    resultsFuture.waitForFinished();

    qDebug() << "Sum of squares:" << sumFuture.result();

    qDebug() << "Squares:";
    for(int value : resultsFuture.result()) {
        qDebug() << value;
    }

    return app.exec();
}

在上面的示例中，我们使用了QtConcurrent::run()和QtConcurrent::map()分别计算了数组的平方和和每个元素的平方。通过调用QFuture的result()方法获取最终的计算结果。

QFutureWatcher

QFutureWatcher是一个用于监视QFuture的实用类，可以用于跟踪异步任务的执行进度和结果。通过连接QFutureWatcher的信号和槽，可以获取异步任务的执行情况。

下面是一个示例，演示了如何使用QFutureWatcher来监视一个异步任务的执行：

#include <QCoreApplication>
#include <QtConcurrent>
#include <QFutureWatcher>
#include <QDebug>

int countPrimes(int start, int end)
{
    int count = 0;
    for(int i = start; i <= end; i++) {
        bool isPrime = true;
        for(int j = 2; j*j <= i; j++) {
            if(i % j == 0) {
                isPrime = false;
                break;
            }
        }
        if(isPrime && i > 1) {
            count++;
        }
    }
    return count;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication app(argc, argv);

    int start = 1;
    int end = 1000;

    QFuture<int> primeCountFuture = QtConcurrent::run(countPrimes, start, end);

    QFutureWatcher<int> watcher;
    QObject::connect(&watcher, &QFutureWatcher<int>::finished, [&watcher]{
        qDebug() << "Prime numbers count:" << watcher.result();
        watcher.deleteLater();
    });
    watcher.setFuture(primeCountFuture);

    return app.exec();
}

上面的示例中，我们使用QFutureWatcher来监视计算素数个数的异步任务。当任务执行完成后，通过连接QFutureWatcher的finished信号获取计算结果，并在回调函数中输出素数的个数。