C++如何实现一个简单的事件循环(Event Loop)_C++异步任务调度基础原理-C++-PHP中文网

C++如何实现一个简单的事件循环(Event Loop)_C++异步任务调度基础原理

穿越時空

发布： 2025-10-22 17:09:01

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答案：C++事件循环通过任务队列和主循环实现异步调度，支持多线程任务投递与延迟执行。核心组件包括线程安全的任务队列、持续取任务执行的run循环及可选的定时任务优先队列，所有任务在单线程串行执行，避免并发问题，适用于网络库、GUI等场景，基于生产者-消费者模型，后续可扩展退出机制、线程池或I/O监听。

c++如何实现一个简单的事件循环(event loop)_c++异步任务调度基础原理

在C++中实现一个简单的事件循环（Event Loop），核心是维护一个任务队列，并在一个循环中不断检查并执行待处理的任务。这种机制是异步编程的基础，常用于网络库、GUI框架或游戏引擎中，用来调度延迟任务、回调函数或I/O事件。

基本结构：事件循环的核心组件

一个最简化的事件循环包含以下几个部分：

任务队列（Task Queue）：存储待执行的可调用对象（如函数、lambda）。
事件循环主循环：持续从队列中取出任务并执行。
线程安全控制（可选）：如果涉及多线程投递任务，需要加锁保护队列。

下面是一个基于标准库的简单实现：

// event_loop_simple.h

#include <queue>
#include <functional>
#include <mutex>
#include <thread>

class EventLoop {
public:
    using Task = std::function<void()>;

    void run() {
        while (true) {
            Task task;
            {
                std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
                if (!tasks_.empty()) {
                    task = std::move(tasks_.front());
                    tasks_.pop();
                }
            }

            if (task) {
                task(); // 执行任务
            } else {
                std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1)); // 避免空转
            }
        }
    }

    void post(Task task) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
        tasks_.push(std::move(task));
    }

private:
    std::queue<Task> tasks_;
    std::mutex mutex_;
};

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使用示例：投递异步任务

你可以创建一个EventLoop实例，并从任意线程向其投递任务：

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#include <iostream>
#include <thread>

int main() {
    EventLoop loop;

    std::thread t([&loop]() {
        loop.run(); // 启动事件循环
    });

    // 主线程投递几个任务
    loop.post([]() { std::cout << "Hello from task 1\n"; });
    loop.post([]() { std::cout << "Hello from task 2\n"; });

    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 等待执行

    return 0;
}

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Hello from task 1
Hello from task 2

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扩展功能：支持延迟任务

可以在事件循环中加入定时任务的支持，使用一个优先队列按时间排序：

每个任务附带一个执行时间点。
主循环检查最早到期的任务，若未到时则休眠等待。

// 支持延迟任务的简化版本片段

#include <chrono>
#include <queue>

struct DelayedTask {
    std::chrono::steady_clock::time_point time_point;
    EventLoop::Task task;

    bool operator>(const DelayedTask& other) const {
        return time_point > other.time_point;
    }
};

// 使用 std::priority_queue<DelayedTask, std::vector<DelayedTask>, std::greater<>>

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在run()中判断当前时间是否达到task.time_point，再决定是否执行。