QtConcurrent::run：高效並行編程實現方式

一、 QtConcurrent::run簡介

QtConcurrent是Qt框架中的一個模塊，旨在提供方便且高效的並行編程實現方式。其中QtConcurrent::run是使用最廣泛的方法。調用QtConcurrent::run時，將會自動將函數以一個新的線程運行，並將函數返回結果傳遞迴主線程。

QtConcurrent::run的用法簡單，僅需傳遞一個函數指針和函數參數，即可使用多線程的方式運行函數。使用QtConcurrent::run可以充分利用多核處理器，提高程序效率，同時避免了使用底層多線程時的一些容易出現的線程安全問題。

二、 使用QtConcurrent::run進行多線程編程

我們來看一個簡單的例子，假設我們需要對一個字符串進行加密處理：

QString encrypt(QString str, int key) {
    for(int i = 0; i < str.length(); ++i) {
        str[i] = str[i] ^ key;
    }
    return str;
}

接下來，我們通過QtConcurrent::run在新線程中運行這個函數：

QFuture future = QtConcurrent::run(encrypt, "hello world", 42);

使用QtConcurrent::run時，它不會佔用主線程的時間，而是會自動啟用一個新的線程去執行函數，這個新的線程會在後台運行，直到函數執行完畢並返回結果。

在這裡我們用QFuture保存異步操作的結果，QFuture表示未來的結果，這個結果可以在需要的時候被獲取。

下面，我們通過QFuture對象獲取異步操作的結果：

QString result = future.result();

在需要異步操作結果的地方使用future.result()來獲取異步操作結果，如果異步操作沒有完成，future.result()就會一直等待，直到異步操作完成為止。

三、使用QtConcurrent::run實現線程安全的容器操作

除了簡單的函數運算外，QtConcurrent::run還可以用於執行容器的並行操作，比如在多線程中對QList的修改操作。

在多線程中，對容器的修改操作需要考慮到線程安全，以避免出現競態條件等線程安全問題。一般的解決方法是添加互斥鎖，但互斥鎖會導致線程的等待與阻塞，降低程序的效率。

使用QtConcurrent::run可以方便地實現線程安全的容器操作，使用QtConcurrent::run時需要將需要並行執行的操作函數寫成可重入的函數。

以下是一個使用QtConcurrent::run實現並行容器操作的例子，這裡我們實現一個在多線程中並行地對一個QList進行排序的操作。

void sort(QList& list) {
    std::sort(list.begin(), list.end());
}

void parallelSort(QList& list) {
    QVector<QFuture> futures;
    const int threadCount = QThread::idealThreadCount();
    const int chunkSize = list.size() / threadCount;
    int begin = 0, end = chunkSize;
    for(int i = 0; i < threadCount; ++i) {
        if(i == threadCount - 1) {
            end = list.size();
        }
        futures.append(QtConcurrent::run(sort, list.mid(begin, end - begin)));
        begin = end;
        end += chunkSize;
    }
    for(int i = 0; i < futures.size(); ++i) {
        futures[i].waitForFinished();
    }
    std::inplace_merge(list.begin(), list.begin() + chunkSize, list.end());
}

在parallelSort函數中，我們將要排序的QList按照QThread::idealThreadCount()的數量進行分割，並將每個子序列交給一個新線程去執行排序操作。

執行完所有子線程後，我們使用std::inplace_merge函數合併所有的排好序的子序列。

四、QtConcurrent::run的使用注意事項

雖然QtConcurrent::run提供了一種方便且高效的多線程編程實現方式，但其也有其適用的範圍和使用注意事項：

1. 線程池內的線程更加傾向於長期存在，不要把耗時很短的任務放進線程池中，可能會導致線程池耗費過多的系統資源，不利於程序性能。

   
   // 不建議寫法
   for (int i = 0; i < 100; ++i) {
       QtConcurrent::run([](){ /* do something */ });
   }
   

2. QtConcurrent::run會在新線程中自動執行函數，但也可以使用QThread手動地創建新線程。

   
   QThread* thread1 = new QThread();
   MyObject* object1 = new MyObject();
   object1->moveToThread(thread1);
   QObject::connect(thread1, &QThread::started, object1, &MyObject::mySlot);
   thread1->start();
   

3. 使用QtConcurrent::run時需要注意線程安全，避免並發操作數據時出現競爭問題。
4. QtConcurrent::run可以將函數的返回結果傳遞到主線程，但是如果異步操作返回的結果需要馬上使用，應使用QFuture::result()來等待異步操作的結束並獲取結果，否則可能會在異步操作沒結束前使用該結果。

   
   QString result = QtConcurrent::run(someFunction, params).result();
   

五、結語

QtConcurrent::run是Qt框架中提供的一種方便、高效的多線程編程實現方式。使用QtConcurrent::run可以避免使用底層多線程時的一些容易出現的線程安全問題，並充分利用多核處理器提高程序效率。

在使用QtConcurrent::run時需要注意線程安全，合理地使用QThread，避免將耗時很短的任務放進線程池中，正確地使用異步的結果等技巧，可以充分發揮QtConcurrent::run的優勢。