阻塞队列通过互斥锁和条件变量实现线程安全的共享数据，使用wait避免虚假唤醒，notify及时通知对方线程，确保生产者和消费者在队列满或空时正确阻塞与唤醒。
在多线程编程中，线程之间经常需要安全地共享数据。阻塞队列是一种常见的线程同步机制，当队列为空时，消费者线程会被阻塞，直到生产者放入新元素；当队列满时，生产者也会被阻塞，直到有空间可用。C++11 提供了 std::mutex 和 std::condition_variable 来实现这一功能。
基本原理
阻塞队列的核心是保护共享资源（如 std::queue）不被多个线程同时访问。通过互斥锁保证原子性，条件变量用于线程间通信：
使用 std::unique_lock 管理锁的生命周期 使用 std::condition_variable::wait() 让线程等待特定条件成立 使用 notify_one() 或 notify_all() 唤醒等待中的线程
实现一个简单的阻塞队列
下面是一个固定容量的阻塞队列模板实现：
#include #include #include #include template class BlockingQueue {private: std::queue data_queue_; std::mutex mtx_; std::condition_variable not_full_; std::condition_variable not_empty_; size_t capacity_;public: explicit BlockingQueue(size_t cap = 1000) : capacity_(cap) {} void put(const T& item) { std::unique_lock lock(mtx_); // 等待队列不满 not_full_.wait(lock, [this] { return data_queue_.size() < capacity_; }); data_queue_.push(item); not_empty_.notify_one(); // 通知消费者 } void take(T& item) { std::unique_lock lock(mtx_); // 等待队列不空 not_empty_.wait(lock, [this] { return !data_queue_.empty(); }); item = data_queue_.front(); data_queue_.pop(); not_full_.notify_one(); // 通知生产者 } 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
启动一个生产者和一个消费者线程进行测试：
立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；
#include #include int main() { BlockingQueue queue(5); auto producer = [&]() { for (int i = 0; i < 10; ++i) { queue.put(i); std::cout << "Produced: " << i << "n"; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); } }; auto consumer = [&]() { int value; for (int i = 0; i < 10; ++i) { queue.take(value); std::cout << "Consumed: " << value << "n"; } }; std::thread t1(producer); std::thread t2(consumer); t1.join(); t2.join(); return 0;}
关键点说明
阻塞队列实现中几个重要细节：
wait 的用法：传入 lambda 表达式作为谓词，避免虚假唤醒问题 notify 的时机：每次 pop 后通知 not_full_，每次 push 后通知 not_empty_ 锁的粒度：尽量缩小临界区，只在访问共享队列时加锁 异常安全：使用 RAII 类型的锁管理对象（如 unique_lock）基本上就这些。这种模式广泛应用于任务调度、生产者-消费者系统等场景。
以上就是C++如何实现一个阻塞队列_C++11使用条件变量和互斥锁实现线程安全队列的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。
如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容， 请发送邮件至 chuangxiangniao@163.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。
发布者：程序猿，转转请注明出处：https://www.chuangxiangniao.com/p/1489073.html
微信扫一扫 
支付宝扫一扫 
