c++如何使用条件变量(condition_variable)_c++线程同步机制讲解-C++-PHP中文网

c++如何使用条件变量(condition_variable)_c++线程同步机制讲解

裘德小鎮的故事

发布： 2025-11-16 20:25:02

原创

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条件变量需与互斥锁配合使用，实现线程间同步。通过wait()等待条件满足，notify_one()/notify_all()唤醒线程，避免轮询。常用场景如生产者-消费者模型，需注意虚假唤醒和退出逻辑处理。

c++如何使用条件变量(condition_variable)_c++线程同步机制讲解

在C++多线程编程中，条件变量（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。它通常与互斥锁（std::mutex）配合使用，实现“等待某个条件成立”的逻辑，避免轮询带来的资源浪费。

条件变量的基本原理

std::condition_variable本身不存储状态，它只是一个通知机制。一个或多个线程可以等待该条件变量被“通知”（notify），而另一个线程在满足特定条件时发出通知，唤醒等待的线程。

关键点：

必须配合std::unique_lock<:mutex></:mutex>使用
等待操作会自动释放锁，并在被唤醒后重新获取锁
使用wait()、wait_for()或wait_until()进行阻塞等待
通过notify_one()或notify_all()唤醒等待线程

基本用法示例：生产者-消费者模型

下面是一个典型的生产者-消费者例子，展示如何使用条件变量安全地共享队列：

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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::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
            data_queue.push(i);
        }
        cv.notify_one(); // 通知一个消费者
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        finished = true;
    }
    cv.notify_all(); // 唤醒所有等待线程
}

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 (finished && data_queue.empty()) break;
        if (!data_queue.empty()) {
            int value = data_queue.front();
            data_queue.pop();
            std::cout << "消费: " << value << std::endl;
        }
        lock.unlock();
    }
}

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

    p.join();
    c1.join();
    c2.join();
    return 0;
}