线程安全队列通过互斥锁和条件变量实现，支持多线程并发访问。1. 使用 std::mutex 保护共享数据，防止数据竞争；2. 利用 std::condition_variable 在队列为空时阻塞消费者，避免忙等；3. push 操作后通知等待线程，确保及时唤醒；4. 提供阻塞（wait_and_pop）与非阻塞（try_pop）两种出队方式，适应不同场景；5. 所有公共方法均加锁，保证操作原子性。该设计高效支持生产者-消费者模型。
在多线程编程中，多个线程同时访问共享数据结构（如队列）时容易引发数据竞争。为了保证线程安全，需要对队列的操作进行同步控制。C++ 中可以通过互斥锁（std::mutex）和条件变量（std::condition_variable）来实现一个线程安全的队列。
线程安全队列的基本设计思路
一个线程安全的队列需要满足以下几点：
多个生产者线程可以安全地向队列添加元素。 多个消费者线程可以安全地从队列取出元素。 当队列为空时，消费者线程应阻塞等待，直到有新元素入队。 使用互斥锁保护共享数据，防止并发访问导致的数据不一致。 使用条件变量通知等待线程，避免忙等，提高效率。
代码实现示例
#include #include #include #include #include templateclass ThreadSafeQueue {private: std::queue data_queue; mutable std::mutex mtx; std::condition_variable cv;public: ThreadSafeQueue() = default; void push(T value) { std::lock_guard lock(mtx); data_queue.push(std::move(value)); cv.notify_one(); // 唤醒一个等待的消费者 } bool try_pop(T& value) { std::lock_guard lock(mtx); if (data_queue.empty()) { return false; } value = std::move(data_queue.front()); data_queue.pop(); return true; } void wait_and_pop(T& value) { std::unique_lock lock(mtx); cv.wait(lock, [this] { return !data_queue.empty(); }); value = std::move(data_queue.front()); data_queue.pop(); } bool empty() const { std::lock_guard lock(mtx); return data_queue.empty(); } size_t size() const { std::lock_guard lock(mtx); return data_queue.size(); }};
使用示例
下面是一个简单的多线程使用场景，一个生产者线程不断入队，两个消费者线程从中取数据：
int main() { ThreadSafeQueue queue; auto producer = [&]() { for (int i = 0; i < 10; ++i) { queue.push(i); std::cout << "Produced: " << i << "n"; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); } }; auto consumer = [&](int id) { for (int i = 0; i < 5; ++i) { int value; queue.wait_and_pop(value); std::cout << "Consumer " << id << " got: " << value << "n"; } }; std::thread p(producer); std::thread c1(consumer, 1); std::thread c2(consumer, 2); p.join(); c1.join(); c2.join(); return 0;}
关键点说明
push() 使用 lock_guard 自动加锁，插入后调用 notify_one() 唤醒一个等待线程；wait_and_pop() 使用 unique_lock 配合 condition_variable 实现阻塞等待；try_pop() 提供非阻塞版本，适用于不想等待的场景。
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该实现是通用、高效且线程安全的，适用于大多数生产者-消费者模型。
基本上就这些。
以上就是c++++怎么实现一个线程安全的队列_c++中线程安全队列的实现思路与代码示例的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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