std::condition_variable需与std::mutex配合使用,通过wait()阻塞线程并释放锁,在条件满足后由notify唤醒,常用于生产者-消费者模型中的线程同步。

在C++中,std::condition_variable 是实现线程同步的重要工具之一。它通常与 std::mutex 配合使用,用于在线程之间传递“条件已满足”的信号,比如生产者-消费者模型中的任务队列通知。
1. 条件变量的基本原理
std::condition_variable 本身不保存状态,它只是让线程等待某个条件成立。当条件不满足时,线程调用 wait() 进入阻塞状态;另一个线程在改变共享状态后,调用 notify_one() 或 notify_all() 唤醒一个或所有等待的线程。
关键点:
必须配合互斥锁(std::unique_lock)使用 wait() 会自动释放锁,并在被唤醒后重新获取锁 建议在循环中检查条件,防止虚假唤醒
2. 基本使用步骤
以下是使用 std::condition_variable 的典型流程:
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// 包含头文件
#include
#include
#include
定义共享资源和同步对象:
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false; // 共享条件变量
等待线程(消费者/响应者):
std::unique_lock lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待 ready 为 true
// 条件满足,继续执行
通知线程(生产者/触发者):
{ std::lock_guard lock(mtx); ready = true;}cv.notify_one(); // 唤醒一个等待线程
3. 完整示例:生产者-消费者模型
下面是一个简单的例子,演示两个线程通过条件变量同步:
#include iostream>
#include
#include
#include
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool data_ready = false;
void consumer() {
std::cout std::unique_lock lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return data_ready; });
std::cout }
void producer() {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
std::cout {
std::lock_guard lock(mtx);
data_ready = true;
}
cv.notify_one();
}
int main() {
std::thread t1(consumer);
std::thread t2(producer);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
输出可能为:
消费者:等待数据…
生产者:正在生成数据…
消费者:收到数据,开始处理。
4. 注意事项与最佳实践
使用条件变量时要注意以下几点:
wait 必须在 unique_lock 下调用,不能用 lock_guard 条件判断尽量用 lambda 形式传给 wait,避免手动写 while 循环 修改共享变量时要加锁,否则有数据竞争风险 notify 后,等待线程不会立即运行,需重新竞争锁 如果多个线程等待,使用 notify_all() 更安全基本上就这些。掌握 condition_variable 对编写多线程程序非常关键,理解其与互斥锁的协作机制是重点。
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