std::condition_variable需与std::mutex配合使用,通过wait、notify_one、notify_all实现线程同步,在生产者-消费者模型中避免虚假唤醒并高效协作。

在C++中,std::condition_variable 是实现线程同步的重要工具之一,常用于线程间的协作。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。
condition_variable 的基本用法
condition_variable 本身不能独立使用,必须和互斥锁(std::unique_lock)一起工作。主要成员函数包括:
wait(lock, predicate):释放锁并等待被通知。当被唤醒时,重新获取锁并检查条件(predicate)。如果条件不满足,继续等待。 notify_one():唤醒一个正在等待的线程。 notify_all():唤醒所有等待的线程。
典型场景是“生产者-消费者”模型,下面是一个简单示例:
#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 << "生产: " << i << "n"; lock.unlock(); cv.notify_one(); // 通知消费者 } { 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); // 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 << "消费: " << value << "n"; } if (data_queue.empty() && finished) { break; // 任务完成 } lock.unlock(); } std::cout << "消费者退出n";}
在 main 函数中启动线程:
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int main() { std::thread p(producer); std::thread c1(consumer); std::thread c2(consumer); p.join(); c1.join(); c2.join(); return 0;}
为什么 wait 要传入 lambda 条件?
wait 的第二个参数是一个谓词(predicate),它的作用是防止虚假唤醒(spurious wakeups)。即使没有调用 notify,操作系统也可能让线程意外醒来。通过判断条件是否真正满足,可以避免错误处理。
写成 cv.wait(lock, []{ return !data_queue.empty(); }); 比单独判断更安全。
notify_one 和 notify_all 的选择
如果只有一个线程在等待(如单一消费者),用 notify_one 即可。 如果有多个等待线程,且需要全部响应(如广播状态变更),则使用 notify_all。 注意:notify 不会立即切换线程,只是解除阻塞,实际执行顺序依赖调度器。
基本上就这些。合理使用 condition_variable 可以高效地协调线程间的工作,避免轮询浪费资源。关键是配合 mutex 使用,并始终在 wait 中检查条件。
以上就是c++++中条件变量condition_variable怎么用_condition_variable实现线程同步的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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