C++ 函数并发编程中的条件变量使用技巧？

条件变量的使用技巧：用于协调多线程之间的并发访问，尤其是在需要等待条件满足时。常与互斥锁结合使用，确保对共享资源的独占访问。基本操作：wait()：线程等待条件满足并释放互斥锁。notify_one()：唤醒一个等待线程，不释放互斥锁。notify_all()：唤醒所有等待线程，不释放互斥锁。使用注意事项：始终在拥有互斥锁的情况下使用条件变量。在执行 wait() 之前锁住互斥锁。在使用 notify_one() 或 notify_all() 之前

C++ 函数并发编程中的条件变量使用技巧

简介

条件变量是 C++ 标准库中的一类同步原语，用于协调多线程之间的并发访问，特别是当需要等待某个条件满足时。条件变量通常与互斥锁结合使用，以确保对共享资源的独占访问。

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条件变量的声明与使用

#include <condition_variable>
#include <mutex>

std::condition_variable cv;
std::mutex m;

• std::condition_variable 声明一个条件变量对象 cv。
• std::mutex 声明一个互斥锁对象 m。

条件变量的基本操作

• wait()：线程等待条件 cv 满足，在此期间释放对互斥锁 m 的锁。
• notify_one()：唤醒一个正在等待 cv 的线程，不会释放互斥锁。
• notify_all()：唤醒所有正在等待 cv 的线程，不会释放互斥锁。

实战案例：生产者-消费者问题

考虑一个生产者-消费者问题，其中：

• 线程 A（生产者）不断向队列中添加新数据。
• 线程 B（消费者）不断从队列中读取数据。

为了避免竞争和数据不一致，可以使用条件变量来协调线程之间的访问：

std::queue<int> data;

void producer() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
  data.push(1);
  cv.notify_one();  // 唤醒正在等待数据的线程 B
}

void consumer() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  while (data.empty()) {
    cv.wait(lock);  // 等待队列有数据
  }
  data.pop();
}

在这个例子中：

• lock_guard 和 unique_lock 用于锁定和解锁互斥锁。
• producer 线程在添加新数据后唤醒等待数据的 consumer 线程。
• consumer 线程等待队列中有数据，然后消费数据。

使用条件变量的注意事项

• 始终在拥有互斥锁的情况下使用条件变量。
• 在执行 wait() 之前，务必先锁住互斥锁。
• 在使用 notify_one() 或 notify_all() 之前，务必先锁住互斥锁。
• 条件变量只能由等待的线程释放（通过 wait()）。

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