以下是一個結合 std::shared_ptr 和 Qt 線程池（QThreadPool）的完整案例，展示了如何在多線程任務中安全管理資源，避免內存泄漏。

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案例場景

• 任務目標：在后臺線程中處理一個耗時的圖像檢測任務，任務對象通過 std::shared_ptr 管理。
• 關鍵需求：
  • 確保任務對象在任務完成后自動釋放。
  • 支持跨線程信號槽通信，傳遞處理結果。
  • 避免線程池與智能指針所有權沖突。

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完整代碼

1. 自定義任務類（繼承自 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);// 任務執行入口void run() override;// 設置任務完成后回調（通過信號）void setResultCallback(std::function<void(const QImage&)> callback);signals:// 任務完成信號，傳遞處理后的圖像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 的自動刪除setAutoDelete(false);
}void MyTask::run()
{qDebug() << "Task started in thread:" << QThread::currentThreadId();// 模擬耗時操作（例如圖像處理）QImage processedImage = m_inputImage.mirrored(true, false);// 發送完成信號（跨線程）emit taskFinished(processedImage);// 或者調用回調函數if (m_callback) {m_callback(processedImage);}
}void MyTask::setResultCallback(std::function<void(const QImage&)> callback)
{m_callback = callback;
}

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2. 主窗口類（使用線程池和 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:// 處理任務完成信號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))
{// 設置線程池最大線程數m_threadPool->setMaxThreadCount(4);// 創建一個測試按鈕，點擊后提交任務QPushButton* btn = new QPushButton("Run Task", this);connect(btn, &QPushButton::clicked, [this]() {// 1. 創建任務對象并用 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. 連接任務完成信號到主線程的槽connect(task.get(), &MyTask::taskFinished, this, &MainWindow::handleTaskFinished, Qt::QueuedConnection); // 確保跨線程安全// 3. 提交任務到線程池（傳遞原始指針，但所有權由 shared_ptr 控制）m_threadPool->start(task.get());// 4. 使用 Lambda 捕獲 shared_ptr，確保任務完成后釋放資源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()
{// 等待所有任務完成m_threadPool->waitForDone();
}

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3. 主函數

// main.cpp
#include "MainWindow.h"
#include <QApplication>int main(int argc char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);// 注冊自定義類型（若需要傳遞復雜類型）// qRegisterMetaType<MyData>("MyData");MainWindow w;w.show();return a.exec();
}

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關鍵機制解釋

1. 禁用自動刪除：

   setAutoDelete(false); // 在 MyTask 構造函數中
   

   • 阻止 QThreadPool 自動刪除任務對象，避免與 shared_ptr 沖突。

2. 通過 shared_ptr 管理生命周期：

   std::shared_ptr<MyTask> task = std::make_shared<MyTask>(inputImage);
   

   • shared_ptr 確保任務對象在最后一個引用消失時自動釋放。

3. 信號槽跨線程通信：

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

   • 使用 Qt::QueuedConnection 確保信號跨線程安全傳遞。

4. Lambda 捕獲 shared_ptr：

   task->setResultCallback([task](const QImage& result) {qDebug() << "Ref count:" << task.use_count();
   });
   

   • Lambda 表達式捕獲 task 會遞增引用計數，確保任務執行期間對象存活。

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運行流程

1. 用戶點擊按鈕，創建任務并用 shared_ptr 管理。
2. 任務被提交到線程池，線程池調用 run() 執行耗時操作。
3. 任務完成后，發送 taskFinished 信號或調用回調。
4. 主線程接收結果并處理。
5. 當所有引用（shared_ptr）釋放后，任務對象自動銷毀。

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注意事項

1. 線程安全設計：
   • 如果任務內部訪問共享數據，需使用 QMutex 或 QReadWriteLock 保護。
2. 避免循環引用：
   • 如果任務對象持有指向主窗口的指針，需使用原始指針或 weak_ptr，避免 shared_ptr 循環引用導致內存泄漏。
3. 性能優化：
   • 如果頻繁創建任務，可復用任務對象或使用對象池減少內存分配開銷。

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通過此案例，您可以安全地在 Qt 線程池中使用 std::shared_ptr，確保資源生命周期正確管理。