std::condition_variable 必须与 mutex 配合使用,通过循环检查加锁保护的共享条件,wait() 自动处理解锁/重锁,notify_one() 或 notify_all() 用于唤醒等待线程,需注意通知时机与虚假唤醒防护。

条件变量 std::condition_variable 本身不带“条件”,它只是让线程能安全地等待某个共享状态改变;真正起作用的是你用互斥锁保护的、手动检查的那个“条件”。用错的关键,往往不是不会调用 wait() 或 notify_one(),而是忘了:必须在循环中检查条件、必须用锁保护共享数据、通知和等待必须看到同一把锁。
核心配合:必须和 mutex 一起用
条件变量不能单独使用,它依赖 std::mutex 来保护被等待的共享状态。典型结构是:
加锁(lock_guard 或 unique_lock) 检查条件(比如 queue.empty()) 若不满足,调用 cv.wait(lock, predicate) —— 它会自动解锁并挂起,被唤醒时自动重新加锁 条件满足后继续执行临界区逻辑
注意:wait() 的第二个参数是个可调用对象(lambda 最常用),它会在每次被唤醒后重新求值;返回 false 就继续等,true 才退出等待。这天然支持「虚假唤醒」防护。
通知时机:notify_one 和 notify_all 的区别
notify_one() 唤醒**至少一个**正在 wait 的线程(具体哪个由系统调度决定);notify_all() 唤醒所有等待线程。
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生产者-消费者模型中,通常一个产品只需一个消费者处理 → 用 notify_one() 多个线程在等同一个全局事件(如“初始化完成”)→ 用 notify_all() 避免惊群效应或资源竞争时,优先选 notify_one()
通知可以在锁内或锁外发,但推荐在锁内通知(尤其涉及状态更新时),确保通知与状态变更的原子性可见。
典型场景:生产者-消费者队列
下面是一个安全的无界队列示例片段:
std::queue data_queue;std::mutex mtx;std::condition_variable cv;// 消费者void consumer() { std::unique_lock lock(mtx); cv.wait(lock, []{ return !data_queue.empty(); }); // 循环检查 int val = data_queue.front(); data_queue.pop(); lock.unlock(); // 显式释放锁,避免阻塞生产者 process(val);}// 生产者void producer(int val) { std::unique_lock lock(mtx); data_queue.push(val); lock.unlock(); // 先解锁再通知,减少持有时间 cv.notify_one(); // 通知一个等待的消费者}
关键点:消费者用 wait() 自动处理锁的释放与重入;生产者先改数据再通知;双方都只在临界区内访问 data_queue。
常见坑和注意事项
别用普通 lock_guard 调 wait():它不可移动、不可转移,而 wait() 需要能临时释放并重新获取锁 → 必须用 std::unique_lock 不要在析构前忘记 notify:比如线程池关闭时,应发 notify_all() 让所有等待线程有机会退出 条件检查必须在锁保护下进行:否则可能读到过期值,导致死等或跳过通知 避免 notify 早于 wait:如果先 notify 后 wait,该次通知就丢失了 → 所以总是先检查条件再 wait
基本上就这些。条件变量不是万能通信机制,它适合“等某事发生”,不适合传递数据或做复杂同步;搭配 mutex 和清晰的状态设计,才能写出健壮的多线程逻辑。
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