std::condition_variable用于线程同步,配合mutex和锁实现条件等待。生产者-消费者模型中,生产者添加数据并通知,消费者等待数据就绪或结束信号,通过wait()与notify_one()/all()协作,避免虚假唤醒需使用谓词形式,确保共享状态安全访问。

在C++多线程编程中,std::condition_variable 是一种重要的同步机制,用于在线程之间协调执行顺序。它通常与 std::unique_lock<std::mutex> 配合使用,实现“等待某个条件成立”的逻辑。
条件变量允许一个或多个线程挂起(等待),直到接收到另一个线程的通知。这适用于生产者-消费者模型、任务队列等场景。
关键组件:
下面是一个简单的例子,演示如何使用 std::condition_variable 实现两个线程间的协作:
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#include <iostream>
#include <thread>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::queue<int> data_queue;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool finished = false;
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 << "Produced: " << i << '\n';
lock.unlock();
cv.notify_one(); // 唤醒一个等待的消费者
}
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
finished = true;
}
cv.notify_all(); // 通知所有消费者结束
}
void consumer() {
while (true) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
// 条件等待:队列非空 或 生产结束
cv.wait(lock, [] {
return !data_queue.empty() || finished;
});
if (!data_queue.empty()) {
int value = data_queue.front();
data_queue.pop();
std::cout << "Consumed: " << value << '\n';
}
if (data_queue.empty() && finished) {
break;
}
lock.unlock();
}
std::cout << "Consumer exiting.\n";
}
主函数启动线程:
int main() {
std::thread p(producer);
std::thread c(consumer);
p.join();
c.join();
return 0;
}
cv.wait(lock, predicate) 是推荐写法,其中 predicate 是一个返回 bool 的 lambda 表达式。它等价于:
while (!predicate()) {
cv.wait(lock);
}
这种方式避免了虚假唤醒(spurious wakeups)带来的问题,确保只有当条件真正满足时才继续执行。
如果不使用谓词形式,必须手动检查条件并处理循环等待:
while (data_queue.empty() && !finished) {
cv.wait(lock);
}
注意:调用 notify 不需要持有锁,但为了可读性和避免竞争,有时在解锁前调用更安全。
基本上就这些。掌握条件变量的关键是理解“保护共享状态 + 等待条件 + 发出通知”这一模式。不复杂但容易忽略细节,比如忘记加锁或遗漏条件判断。以上就是c++++如何使用条件变量std::condition_variable_c++线程同步条件变量用法的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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