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c++如何使用条件变量(condition_variable)实现同步 _c++条件变量同步方法

下次还敢
发布: 2025-10-15 18:28:01
原创
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条件变量用于线程同步,需配合互斥锁使用。包含头文件<condition_variable>和<mutex>,通过wait()等待条件满足,并自动释放和重新获取锁;另一线程修改共享状态后调用notify_one()或notify_all()唤醒等待线程。示例中生产者-消费者模型利用条件变量实现安全的数据传递,避免忙等,提升效率。

c++如何使用条件变量(condition_variable)实现同步 _c++条件变量同步方法

在C++多线程编程中,condition_variable(条件变量)常用于线程间的同步,使某个线程等待特定条件成立后再继续执行。它通常与std::mutex配合使用,避免忙等,提高效率。

基本用法和头文件

要使用条件变量,需包含头文件:

#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>

核心组件包括:
- std::condition_variable:用于阻塞或唤醒线程。
- std::mutexstd::unique_lock<std::mutex>:保护共享数据并配合条件变量使用。

等待条件成立

一个线程可以调用 wait() 方法等待某个条件满足。wait() 会自动释放锁,并在被唤醒后重新获取锁。

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

// 等待线程
std::thread waiting_thread([&]() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return ready; }); // 等待 ready 为 true
// 条件满足,继续执行
std::cout << "继续执行..." << std::endl;
});

说明:
- 传入 lambda 表达式作为谓词,可防止虚假唤醒。
- wait 期间 mutex 被释放,其他线程可访问共享数据。

通知等待的线程

当条件达成时,另一线程通过 notify_one() 或 notify_all() 唤醒等待线程。

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// 通知线程
std::thread notifying_thread([&]() {
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
ready = true;
}
cv.notify_one(); // 唤醒一个等待线程
// cv.notify_all(); // 唤醒所有等待线程
});

注意:修改共享变量时必须加锁,确保原子性。

完整示例:生产者-消费者模型

演示两个线程通过条件变量同步操作共享队列。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <queue>
#include <condition_variable>
#include <mutex>

std::queue<int> data_queue;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool finished = false;

void consumer() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
while (!finished || !data_queue.empty()) {
cv.wait(lock, [&]{ return finished || !data_queue.empty(); });
while (!data_queue.empty()) {
int value = data_queue.front();
data_queue.pop();
std::cout << "消费: " << value << std::endl;
}
}
}

void producer() {
for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
data_queue.push(i);
}
cv.notify_one();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
}
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
finished = true;
}
cv.notify_all();
}

int main() {
std::thread p(producer);
std::thread c(consumer);
p.join();
c.join();
return 0;
}

该例子中,消费者等待数据就绪,生产者推送数据并通知,实现安全同步。

基本上就这些。合理使用 condition_variable 可以高效协调线程,但要注意配合互斥锁、避免虚假唤醒、正确管理共享状态。不复杂但容易忽略细节。

以上就是c++++如何使用条件变量(condition_variable)实现同步 _c++条件变量同步方法的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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