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C++多线程生产者消费者模型
2023-07-03 17:18:31 深夜i     6     0
C++ 多线程 生产者 消费者 模型

C++多线程生产者消费者模型，是指在多线程环境下，采用生产者和消费者两种角色的模型。在该模型中，生产者负责生成数据，放入共享数据区，而消费者则负责从共享数据区中取出数据，进行处理。

在实现该模型时，需要注意以下几点：

1.线程同步。在多线程环境下，为确保线程安全，需要使用互斥锁（Mutex）进行线程同步。

2.信号量。在该模型中，需要使用信号量（Semaphore）实现线程的同步、互斥和并发。

3.缓冲区。生产者将数据放入共享数据区，消费者从共享数据区中取出数据，需要使用缓冲区，在缓冲区内进行数据的交换。

在C++中，可以使用STL库中的queue容器来实现缓冲区，使用mutex和condition_variable类来实现线程同步和唤醒。

以下是一个简单的C++多线程生产者消费者模型的示例代码：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <thread>
using namespace std;
queue<int> data;        // 共享数据区
mutex mtx;           // 互斥锁
condition_variable cv_pro;   // 生产者信号量
condition_variable cv_con;   // 消费者信号量
const int kMaxSize = 10;    // 缓冲区大小
void Producer()
{
  for (int i = 0; i < kMaxSize; ++i)
  {
    unique_lock<mutex> lock(mtx);
    while (data.size() == kMaxSize)   // 缓冲区满
    {
      cout << "Buffer full! Producer waits..." << endl;
      cv_con.notify_all();      // 唤醒消费者线程
      cv_pro.wait(lock);       // 生产者等待
    }
    data.push(i);            // 向缓冲区中添加数据
    cout << "Produce: " << i << endl;
    cv_con.notify_all();        // 唤醒消费者线程
  }
}
void Consumer()
{
  while (true)
  {
    unique_lock<mutex> lock(mtx);
    while (data.empty())        // 缓冲区空
    {
      cout << "Buffer empty! Consumer waits..." << endl;
      cv_pro.notify_all();      // 唤醒生产者线程
      cv_con.wait(lock);       // 消费者等待
    }
    int num = data.front();       // 从缓冲区中取出数据
    data.pop();
    cout << "Consume: " << num << endl;
    cv_pro.notify_all();        // 唤醒生产者线程
  }
}
int main()
{
  thread pro(Producer);          // 创建生产者线程
  thread con(Consumer);          // 创建消费者线程
  pro.join();
  con.join();
  return 0;
}

以上代码中，我们使用了互斥锁和信号量来确保生产者和消费者的顺序执行，在共享数据区加锁之后，使用condition_variable类来进行线程的等待和唤醒。

总的来说，C++多线程生产者消费者模型的实现并不复杂，只要在实现过程中注意线程同步和缓冲区，就能够顺利地构建起一个高效的多线程程序。

  
  

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