nexus

C++26 高性能任务调度器: 工作窃取调度 + 无锁队列 + 函数式任务组合, 全库 API 零异常. 适合低延迟提交、高吞吐短任务流与错误安全并发的场景

选型约束: 依赖 C++26 与 GCC 契约实现(-fcontracts), GCC 16.2+ / CMake 3.28+

快速开始

cmake -B build -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build
ctest --test-dir build             # 测试
./build/nexus_example              # 示例

零依赖 header-only: add_subdirectory 后 target_link_libraries(app PRIVATE huxint::nexus), 或把 include/ 加入头文件搜索路径并自行链接线程库(-pthread / CMake 的 Threads::Threads)

#include <nexus/pool.hpp>
#include <print>

using namespace huxint::nexus;

pool p({.threads = 4});

// 即发即忘, callable 必须 noexcept
static_cast<void>(p.execute([]() noexcept { std::println("hi"); }));

// submit 返回 expected<task<T>, submit_error>, 结果恰好可取一次
auto t = p.submit([](int a, int b) { return a + b; }, 10, 20);
if (t && auto r = t->get()) {
    std::println("{}", *r);
}

// 函数式组合: when_all 汇合, map 变换
auto a = p.submit([] { return 100; });
auto b = p.submit([] { return 200; });
if (a && b) {
    auto sum = when_all(std::move(*a), std::move(*b))
                   .map([](auto&& tup) { return std::get<0>(tup) + std::get<1>(tup); });
    std::println("sum = {}", sum.get().value_or(0));
}
p.wait();

性能

基准对比 Taskflow、BS::thread_pool、可选的 oneTBB, 以及基于 moodycamel 队列的对比池:./build/nexus_bench(--quick 缩减规模)

同环境 4 次完整运行取中位数(i7-12650H, GCC 16.2, Release):

场景	Taskflow	BS	oneTBB	mcq 池	nexus
单生产者即发即忘(M/s)	1.30	0.37	3.51	2.73	7.72
逐个提交并取回(M/s)	0.35	0.23	-	-	1.90
递归 fork-join(M leaves/s)	8.66	1.24	25.47	5.47	23.06
多生产者 ×8(M/s)	2.41	1.32	6.66	6.55	7.05
空池往返 P50 / P99(µs)	2.75 / 6.63	4.59 / 8.22	-	-	0.51 / 1.10

短任务提交与往返延迟是优势面; 纯递归分治 oneTBB 略快. 基准含共享原子计数器的竞争成本, 池创建销毁在计时之外

用法

提交接口:

接口	说明
submit(f, args...)	返回 expected<task<R>, submit_error>
execute(f, args...)	f 须 noexcept, 无结果通道
submit_each(range, f)	每元素一任务, 整批单次唤醒
fork_join(f, g)	work-first 派生: f 入队供窃取, g 内联执行

task 组合子(结果恰好可领取一次): map / and_then / inspect, when_all(tasks...) 汇合为 task<tuple<...>>

批量: parallel_map(p, range, f) 惰性视图, 首次迭代整批入队; 大区间用 parallel_map_chunked(每 grain 元素一任务); 无返回值版 parallel_for(...).run()

生命周期: p.wait() 阻塞至全部完成; p.shutdown(drain \| discard) 排空或丢弃后退出(析构默认 drain). 不得在任务体内调用 wait/shutdown

特性标签

变参无序组合, 如 basic_pool<decltype(priority), decltype(trace)>:

标签	说明
priority	high/normal/low 三档分层队列
cancellable	execute 可返回 stop_source, 任务体收 stop_token
trace	on_enqueue / on_begin / on_end 钩子(吞吐约 0.7x)
worker_cap<N>	workers 静态存储, 无动态分配
queue_cap<G, L>	全局环 / 本地 deque 容量, 缺省 65536 / 256

运行期选项: threads(0 = 硬件数)、spin_budget(睡前自旋预算, 默认 64µs)、hooks

stdexec(P2300)

可选对接 stdexec, 核心库零依赖:

#include <nexus/execution.hpp>

huxint::nexus::pool p({.threads = 4});
auto sched = huxint::nexus::ex::as_scheduler(p);

协议

MIT