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【C++/Qt shared_ptr 与线程池】合作使用案例

ai 2025/8/24 7:50:39

以下是一个结合 std::shared_ptr 和 Qt 线程池（QThreadPool）的完整案例，展示了如何在多线程任务中安全管理资源，避免内存泄漏。

案例场景

任务目标：在后台线程中处理一个耗时的图像检测任务，任务对象通过 std::shared_ptr 管理。
关键需求：
- 确保任务对象在任务完成后自动释放。
- 支持跨线程信号槽通信，传递处理结果。
- 避免线程池与智能指针所有权冲突。

完整代码

1. 自定义任务类（继承自 `QRunnable`）

// MyTask.h
#pragma once
#include <QRunnable>
#include <QObject>
#include <memory>
#include <QImage>class MyTask : public QObject, public QRunnable
{Q_OBJECT
public:MyTask(const QImage& inputImage);// 任务执行入口void run() override;// 设置任务完成后回调（通过信号）void setResultCallback(std::function<void(const QImage&)> callback);signals:// 任务完成信号，传递处理后的图像void taskFinished(const QImage& result);private:QImage m_inputImage;std::function<void(const QImage&)> m_callback;
};

// MyTask.cpp
#include "MyTask.h"
#include <QDebug>MyTask::MyTask(const QImage& inputImage) : m_inputImage(inputImage)
{// 禁用 QRunnable 的自动删除setAutoDelete(false);
}void MyTask::run()
{qDebug() << "Task started in thread:" << QThread::currentThreadId();// 模拟耗时操作（例如图像处理）QImage processedImage = m_inputImage.mirrored(true, false);// 发送完成信号（跨线程）emit taskFinished(processedImage);// 或者调用回调函数if (m_callback) {m_callback(processedImage);}
}void MyTask::setResultCallback(std::function<void(const QImage&)> callback)
{m_callback = callback;
}

2. 主窗口类（使用线程池和 `shared_ptr`）

// MainWindow.h
#pragma once
#include <QMainWindow>
#include <QThreadPool>
#include <memory>class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECT
public:MainWindow(QWidget *parent = nullptr);~MainWindow();private slots:// 处理任务完成信号void handleTaskFinished(const QImage& result);private:QThreadPool* m_threadPool;
};

// MainWindow.cpp
#include "MainWindow.h"
#include "MyTask.h"
#include <QPushButton>
#include <QDebug>MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), m_threadPool(new QThreadPool(this))
{// 设置线程池最大线程数m_threadPool->setMaxThreadCount(4);// 创建一个测试按钮，点击后提交任务QPushButton* btn = new QPushButton("Run Task", this);connect(btn, &QPushButton::clicked, [this]() {// 1. 创建任务对象并用 shared_ptr 管理QImage inputImage(800, 600, QImage::Format_RGB32);inputImage.fill(Qt::green);std::shared_ptr<MyTask> task = std::make_shared<MyTask>(inputImage);// 2. 连接任务完成信号到主线程的槽connect(task.get(), &MyTask::taskFinished, this, &MainWindow::handleTaskFinished, Qt::QueuedConnection); // 确保跨线程安全// 3. 提交任务到线程池（传递原始指针，但所有权由 shared_ptr 控制）m_threadPool->start(task.get());// 4. 使用 Lambda 捕获 shared_ptr，确保任务完成后释放资源task->setResultCallback([task](const QImage& result) {qDebug() << "Task callback executed. Ref count:" << task.use_count();});});
}void MainWindow::handleTaskFinished(const QImage& result)
{qDebug() << "Task finished. Result size:" << result.size();
}MainWindow::~MainWindow()
{// 等待所有任务完成m_threadPool->waitForDone();
}

3. 主函数

// main.cpp
#include "MainWindow.h"
#include <QApplication>int main(int argc char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);// 注册自定义类型（若需要传递复杂类型）// qRegisterMetaType<MyData>("MyData");MainWindow w;w.show();return a.exec();
}

关键机制解释

禁用自动删除：
```
setAutoDelete(false); // 在 MyTask 构造函数中
```
- 阻止 QThreadPool 自动删除任务对象，避免与 shared_ptr 冲突。
通过 shared_ptr 管理生命周期：
```
std::shared_ptr<MyTask> task = std::make_shared<MyTask>(inputImage);
```
- shared_ptr 确保任务对象在最后一个引用消失时自动释放。

信号槽跨线程通信：

connect(task.get(), &MyTask::taskFinished, this, &MainWindow::handleTaskFinished, Qt::QueuedConnection);

使用 Qt::QueuedConnection 确保信号跨线程安全传递。

Lambda 捕获 shared_ptr：
```
task->setResultCallback([task](const QImage& result) {qDebug() << "Ref count:" << task.use_count();
});
```
- Lambda 表达式捕获 task 会递增引用计数，确保任务执行期间对象存活。