C++ 标准库 <condition_variable>

在多线程编程中，线程间的同步是一个非常重要的问题。

C++11 标准引入了 <condition_variable> 头文件，它提供了一种机制，允许线程在某些条件不满足时挂起，直到其他线程通知它们条件已经满足。

condition_variable 是用于线程间同步的一种高级工具，它比使用低级同步原语（如互斥锁和条件变量）更加安全和方便。

condition_variable 是一个类模板，用于在多线程环境中实现线程间的同步。它允许一个或多个线程等待某个条件变为真，而其他线程可以唤醒这些等待的线程。

语法

以下是 condition_variable 的基本语法：

#include <condition_variable>



void notify_one() {

    // 唤醒一个等待的线程

}



void notify_all() {

    // 唤醒所有等待的线程

}



template <class Mutex>

class condition_variable {

public:

    condition_variable();

    ~condition_variable();



    void wait(unique_lock<mutex>& lock);

    void wait_for(unique_lock<mutex>& lock, chrono::duration<Rep, Period> const& rel_time);

    void wait_until(unique_lock<mutex>& lock, chrono::time_point<Clock, Duration> const& abs_time);



    void notify_one() noexcept;

    void notify_all() noexcept;

};

实例

下面是一个使用 condition_variable 的简单示例，展示了生产者-消费者问题的基本实现。

#include <iostream>#include <condition_variable>#include <mutex>#include <queue>#include <thread>std::mutexmtx;std::condition_variablecv;std::queue<int>product;voidproducer(intid){for(inti=0;i<5;++i){std::unique_lock<std::mutex>lck(mtx);product.push(id*100+i);std::cout<<"Producer "<<id<<" produced "<<product.back()<<std::endl;cv.notify_one();lck.unlock();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));}}voidconsumer(intid){while(true){std::unique_lock<std::mutex>lck(mtx);cv.wait(lck,[]{return!product.empty();});if(!product.empty()){intprod=product.front();product.pop();std::cout<<"Consumer "<<id<<" consumed "<<prod<<std::endl;}lck.unlock();}}intmain(){std::threadproducers[2];std::threadconsumers[2];for(inti=0;i<2;++i){producers[i]=std::thread(producer, i+1);}for(inti=0;i<2;++i){consumers[i]=std::thread(consumer, i+1);}for(inti=0;i<2;++i){producers[i].join();consumers[i].join();}return0;}

这个程序的输出可能会有所不同，因为它依赖于线程调度。但是，你会看到生产者生产产品，然后消费者消费这些产品。输出将类似于：

Producer 1 produced 100

Producer 2 produced 200

Consumer 1 consumed 100

Producer 1 produced 101

Consumer 2 consumed 200

Producer 2 produced 201

Consumer 1 consumed 101

...

注意事项

• 使用 condition_variable 时，必须确保在等待之前获取互斥锁，并且在唤醒后释放互斥锁。
• wait 、 wait_for 和 wait_until 函数都会释放互斥锁，然后在等待期间重新获取它。
• notify_one 唤醒一个等待的线程，而 notify_all 唤醒所有等待的线程。