0

0

C++如何进行多线程同步_C++互斥锁(mutex)与条件变量(condition_variable)

穿越時空

穿越時空

发布时间:2025-11-22 17:43:31

|

347人浏览过

|

来源于php中文网

原创

互斥锁和条件变量是C++多线程同步的核心工具。1. 互斥锁(std::mutex)通过加锁保护共享资源,防止数据竞争,常用RAII封装如std::lock_guard和std::unique_lock确保异常安全;2. 条件变量(std::condition_variable)配合std::unique_lock实现线程间通信,允许线程等待特定条件成立,典型用于生产者-消费者模型;3. 使用wait()时需循环检查谓词以避免虚假唤醒,notify_one()或notify_all()在状态改变后唤醒等待线程。正确组合二者可解决大多数线程同步问题。

c++如何进行多线程同步_c++互斥锁(mutex)与条件变量(condition_variable)

在C++多线程编程中,多个线程同时访问共享资源容易引发数据竞争和不一致问题。为保证线程安全,必须使用同步机制。最常用的两种工具是互斥锁(mutex)和条件变量(condition_variable)。它们通常配合使用,实现对共享资源的安全访问和线程间通信。

互斥锁(std::mutex)保护共享资源

互斥锁用于确保同一时间只有一个线程能访问临界区。通过加锁和解锁操作,防止多个线程同时修改共享数据。

常用类型包括:

  • std::mutex:最基本的互斥锁
  • std::lock_guard:RAII风格的锁管理,构造时加锁,析构时自动解锁
  • std::unique_lock:更灵活的锁,支持延迟加锁、手动释放,常与条件变量配合使用

示例:使用 lock_guard 保护共享计数器

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

豆包手机助手
豆包手机助手

豆包推出的手机系统服务级AI助手

下载
#include 
#include
#include std::mutex mtx; int counter = 0; void increment() { for (int i = 0; i < 1000; ++i) { std::lock_guard lock(mtx); ++counter; } } int main() { std::thread t1(increment); std::thread t2(increment); t1.join(); t2.join(); std::cout << "Final counter value: " << counter << std::endl; // 输出 2000 return 0; }

条件变量(std::condition_variable)实现线程等待与唤醒

条件变量允许线程在某个条件不满足时进入等待状态,直到其他线程通知条件已达成。它不能单独使用,必须配合 std::unique_lock

核心方法:

  • wait(lock, predicate):释放锁并阻塞线程,直到被唤醒且谓词为真
  • notify_one():唤醒一个等待中的线程
  • notify_all():唤醒所有等待中的线程

典型应用场景:生产者-消费者模型

#include 
#include
#include
#include
#include std::queue 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 lock(mtx); data_queue.push(i); std::cout << "Produced: " << i << std::endl; lock.unlock(); cv.notify_one(); // 唤醒消费者 } { std::unique_lock lock(mtx); finished = true; } cv.notify_all(); // 通知所有消费者结束 } void consumer() { while (true) { std::unique_lock lock(mtx); cv.wait(lock, [] { return !data_queue.empty() || finished; }); if (finished && data_queue.empty()) { break; } int value = data_queue.front(); data_queue.pop(); lock.unlock(); std::cout << "Consumed: " << value << std::endl; } } int main() { std::thread p(producer); std::thread c1(consumer); std::thread c2(consumer); p.join(); c1.join(); c2.join(); return 0; }

关键注意事项

使用条件变量时有几个要点必须注意:

  • 等待条件时必须使用循环检查谓词,避免虚假唤醒
  • wait() 会自动释放锁,唤醒后重新获取锁
  • 通知(notify)前应确保已修改共享状态并释放锁
  • 多个消费者场景下使用 notify_all() 可避免遗漏
基本上就这些。掌握 mutex 和 condition_variable 的组合使用,就能处理大多数线程同步需求。

相关专题

更多
线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

480

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

143

2025.12.24

高德地图升级方法汇总
高德地图升级方法汇总

本专题整合了高德地图升级相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

4

2026.01.16

全民K歌得高分教程大全
全民K歌得高分教程大全

本专题整合了全民K歌得高分技巧汇总,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

1

2026.01.16

C++ 单元测试与代码质量保障
C++ 单元测试与代码质量保障

本专题系统讲解 C++ 在单元测试与代码质量保障方面的实战方法,包括测试驱动开发理念、Google Test/Google Mock 的使用、测试用例设计、边界条件验证、持续集成中的自动化测试流程,以及常见代码质量问题的发现与修复。通过工程化示例,帮助开发者建立 可测试、可维护、高质量的 C++ 项目体系。

10

2026.01.16

java数据库连接教程大全
java数据库连接教程大全

本专题整合了java数据库连接相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

33

2026.01.15

Java音频处理教程汇总
Java音频处理教程汇总

本专题整合了java音频处理教程大全,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

15

2026.01.15

windows查看wifi密码教程大全
windows查看wifi密码教程大全

本专题整合了windows查看wifi密码教程大全,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

42

2026.01.15

浏览器缓存清理方法汇总
浏览器缓存清理方法汇总

本专题整合了浏览器缓存清理教程汇总,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

7

2026.01.15

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Excel 教程
Excel 教程

共162课时 | 12万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 6.8万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号