std::condition_variable用于线程同步,配合mutex和共享状态实现等待-通知机制。线程通过wait阻塞,直到另一线程修改共享状态并调用notify_one或notify_all唤醒。典型应用包括生产者-消费者模型和线程初始化同步。使用时需定义condition_variable、mutex和共享变量,等待线程加锁后检查条件并调用wait,通知线程修改条件后调用notify。wait会自动释放锁,唤醒后重新获取。lambda条件判断防止虚假唤醒。notify_one唤醒一个线程,适用于点对点通信;notify_all唤醒所有线程,适用于广播场景。关键在于正确配合条件、锁和通知,避免竞态和死锁。

在C++中,std::condition_variable 是实现线程间通信的重要工具之一,常配合 std::mutex 和共享状态使用。它允许一个或多个线程等待某个条件成立,而另一个线程在条件满足时通知等待的线程继续执行。
基本原理与使用场景
std::condition_variable 本身不保存状态,它只是“通知”机制。线程通过等待(wait)某个条件变量,直到其他线程调用 notify_one() 或 notify_all() 唤醒它。实际判断是否继续执行,依赖于一个外部的共享变量(通常用 bool 表示状态),这个变量必须被互斥锁保护。
典型应用场景包括:
生产者-消费者模型 主线程启动后等待子线程初始化完成 任务调度中的阻塞与唤醒
基本使用步骤
以下是使用 std::condition_variable 的标准流程:
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定义一个 std::condition_variable 变量 定义一个 std::mutex 和受保护的共享状态(如 bool done) 等待线程锁定 mutex,检查条件,若不满足则调用 wait() 阻塞 通知线程修改共享状态,释放 mutex 后调用 notify_one() 或 notify_all()
代码示例:主线程等待子线程完成任务
#include iostream>
#include
#include
#include
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
void worker_thread() {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟工作
{
std::lock_guard lock(mtx);
ready = true;
}
cv.notify_one(); // 通知等待的线程
}
int main() {
std::thread worker(worker_thread);
{
std::unique_lock lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待 ready 为 true
}
std::cout worker.join();
return 0;
}
说明:
wait() 内部会自动释放锁,当被唤醒时重新获取锁 使用 lambda 判断条件([] { return ready; })可避免虚假唤醒 修改共享变量时必须持有锁,确保线程安全
notify_one 与 notify_all 的区别
notify_one() 唤醒一个等待的线程,适合一对一通信;notify_all() 唤醒所有等待线程,适用于广播场景(如多个消费者等待数据)。注意避免过早 notify,否则可能造成等待线程错过信号。
基本上就这些。掌握 condition_variable 的关键是理解“条件+锁+通知”三者配合,确保逻辑正确、避免死锁和竞态条件。
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