C++怎么使用条件变量std::condition_variable_C++线程同步条件变量用法示例-C++-PHP中文网

C++怎么使用条件变量std::condition_variable_C++线程同步条件变量用法示例

尼克

发布： 2025-10-22 21:22:02

原创

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std::condition_variable用于线程同步，需与std::mutex配合使用，通过wait阻塞线程、notify唤醒线程，适用于生产者-消费者等场景，使用时应结合谓词防止虚假唤醒。

c++怎么使用条件变量std::condition_variable_c++线程同步条件变量用法示例

在C++多线程编程中，std::condition_variable 是用于线程间同步的重要工具之一。它通常与 std::mutex 配合使用，用来阻塞一个或多个线程，直到某个条件成立才被唤醒继续执行。

1. 基本原理和使用场景

std::condition_variable 本身不保存状态，它的作用是让线程等待某个“条件”为真。当条件未满足时，线程调用 wait() 进入阻塞；当其他线程改变了共享数据并通知时，等待的线程被唤醒并重新检查条件。

典型使用场景包括：

生产者-消费者模型
任务队列的线程池
等待异步操作完成

2. 核心成员函数说明

常用方法：

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wait(std::unique_lock<std::mutex>& lock)：释放锁并阻塞线程，直到被 notify 唤醒
wait(std::unique_lock<std::mutex>& lock, Predicate pred)：带条件判断的 wait，更安全
notify_one()：唤醒一个等待线程
notify_all()：唤醒所有等待线程

3. 使用示例：生产者-消费者模型

下面是一个完整的 C++ 示例，演示如何使用 std::condition_variable 实现线程同步：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <chrono>

std::queue<int> data_queue;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool finished = false;

// 生产者函数
void producer() {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        data_queue.push(i);
        std::cout << "生产: " << i << "\n";
        lock.unlock();
        cv.notify_one(); // 通知一个消费者
    }

    // 生产结束
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        finished = true;
    }
    cv.notify_all(); // 唤醒所有等待线程
}

// 消费者函数
void consumer(int id) {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);

        // 等待条件：队列非空 或 生产结束
        cv.wait(lock, [] { 
            return !data_queue.empty() || finished; 
        });

        // 处理剩余数据
        if (!data_queue.empty()) {
            int value = data_queue.front();
            data_queue.pop();
            std::cout << "消费者 " << id << " 消费: " << value << "\n";
        }

        // 如果已完成且无数据，退出
        if (finished && data_queue.empty()) {
            break;
        }

        lock.unlock();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50)); // 模拟处理时间
    }
    std::cout << "消费者 " << id << " 结束。\n";
}

int main() {
    std::thread p(producer);
    std::thread c1(consumer, 1);
    std::thread c2(consumer, 2);

    p.join();
    c1.join();
    c2.join();

    return 0;
}

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