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C++条件变量的介绍和使用方法

2023-07-04 18:12:51 深夜i -- --

C++ 条件变量介绍使用方法

C++是一种面向对象的编程语言，而条件变量是C++中常用的一种同步机制，用于线程之间的通信。为了更好地理解C++条件变量的介绍和使用方法，下面将从以下几个方面进行讲解。

一、什么是C++条件变量？

C++条件变量是一种同步机制，用于线程之间的通信。它允许线程在等待某些条件满足时被挂起，直到别的线程修改了这些条件并通知它们。

二、C++条件变量的使用方法

1. 定义条件变量

在C++中，要使用条件变量，需要先定义它。定义语法如下：


std::condition_variable cv;

2. 定义互斥锁

为了保证线程之间的数据同步，需要使用互斥锁。定义语法如下：


std::mutex mtx;

3. 等待条件的满足

如果条件不满足，线程需要等待。使用语法如下：


std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
cv.wait(lck);

4. 修改条件并通知等待线程

当条件满足后，可以修改条件并通知等待线程。使用语法如下：


std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
// 修改条件
cv.notify_all();

三、一个使用条件变量的例子

下面是一个使用条件变量的例子，具体实现了一个生产者消费者的问题。通过一个共享的缓冲区，实现生产者往缓冲区中添加数据，消费者从缓冲区中取出数据。


#include <iostream>
#include <thread>
#include <queue>
#include <chrono>
#include <condition_variable>
const int BUF_SIZE = 5;
int g_buffer[BUF_SIZE];
std::queue<int> g_queue;
std::condition_variable g_cond;
std::mutex g_mutex;
void producer(int id)
{
  for (int i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(g_mutex);
    while (!g_queue.empty())
    {
      // 缓冲区未空则阻塞生产者线程
      g_cond.wait(lock);
    }
    g_queue.push(i + id * BUF_SIZE);
    std::cout << "Producer " << id << " produced " << (i + id * BUF_SIZE)
         << std::endl;
    g_cond.notify_one();
    lock.unlock();
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
  }
}
void consumer(int id)
{
  for (int i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(g_mutex);
    while (g_queue.empty())
    {
      // 缓冲区为空则阻塞消费者线程
      g_cond.wait(lock);
    }
    int data = g_queue.front();
    g_queue.pop();
    std::cout << "Consumer " << id << " consumed " << data << std::endl;
    g_cond.notify_one();
    lock.unlock();
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
  }
}
int main()
{
  std::thread p1(producer, 0);
  std::thread p2(producer, 1);
  std::thread p3(producer, 2);
  std::thread c1(consumer, 0);
  std::thread c2(consumer, 1);
  p1.join();
  p2.join();
  p3.join();
  c1.join();
  c2.join();
  return 0;
}

上述代码首先定义了一个缓冲区，接着定义了生产者和消费者线程，其中生产者往缓冲区中添加数据，消费者从缓冲区中取出数据。其中，使用了条件变量来保证线程间通信的正确性。

总结

C++条件变量是一种常用的同步机制，它可以通过线程之间的通信，实现数据的同步和访问控制。要使用条件变量，需要先定义它，然后结合互斥锁使用，并使用该条件变量来等待和通知线程。所以，在使用C++多线程编程时，条件变量是一个非常重要的概念，需要理解掌握。

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