C++如何实现一个阻塞队列？C++生产者消费者模型实战【多线程】-C++-PHP中文网

C++如何实现一个阻塞队列？C++生产者消费者模型实战【多线程】

穿越時空

发布： 2025-12-19 19:37:55

原创

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用std::queue+mutex+condition_variable可实现线程安全阻塞队列：pop()用while循环等待非空并取数，push()加锁入队后notify_one；支持移动语义与生产者-消费者模型。

c++如何实现一个阻塞队列？c++生产者消费者模型实战【多线程】

用 std::queue + std::mutex + std::condition_variable 就能实现一个线程安全、真正阻塞的队列，核心是让取数据的线程在队列空时“等通知”，而不是轮询或报错。

阻塞队列的基本结构

它要支持两个关键操作：push()（生产者调用）和 pop()（消费者调用）。pop 必须阻塞直到有数据；push 一般不阻塞（也可加容量限制做成有界队列）。

需要封装以下成员：

一个 std::queue 存数据
一个 std::mutex 保护队列读写
一个 std::condition_variable 用于通知“有新数据了”

实现 pop()：空时自动等待

pop 要做三件事：加锁 → 检查是否为空 → 为空就 wait() → 有数据就取走并返回。

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注意必须用 while 循环检查条件（不是 if），防止虚假唤醒：

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void pop(T& item) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, [this] { return !q.empty(); }); // 等待非空
    item = std::move(q.front());
    q.pop();
}

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实现 push()：插入后发通知

push 只需加锁、入队、解锁，然后调用 cv.notify_one()（或 notify_all）告诉至少一个等待的消费者可以取了：

void push(const T& item) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
    q.push(item);
    cv.notify_one(); // 唤醒一个等待 pop 的线程
}

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如果希望支持移动语义，push 重载一个右值引用版本会更高效。

生产者消费者实战小例子

开两个线程：一个每秒 push 一个数字；另一个不停 pop 并打印。主函数用 join() 等待结束：

BlockingQueue<int> bq;
std::thread t1([&]{ for (int i = 0; i < 5; ++i) { bq.push(i); std::this_thread::sleep_for(1s); } });
std::thread t2([&]{ int x; for (int i = 0; i < 5; ++i) { bq.pop(x); std::cout << "got " << x << '\n'; } });

t1.join(); t2.join();

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输出顺序可能交错，但不会漏数、不会崩溃——这就是阻塞队列+条件变量的威力。

基本上就这些。不复杂但容易忽略 while 条件检查和 notify 的时机，写对了就能稳稳跑多线程。

以上就是C++如何实现一个阻塞队列？C++生产者消费者模型实战【多线程】的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！