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C++实现生产者消费者线程

2023-07-04 22:06:10 深夜i -- --

生产者消费者线程 C++实现

在多线程编程中，生产者消费者模式是一个重要的设计模式。该模式将一个生产者和一个或多个消费者组合在一起，生产者生成产品并将其放入一个共享的缓冲区中，然后消费者从该缓冲区中取出产品并进行处理。生产者和消费者必须在不互斥的情况下访问共享的缓冲区。

C++作为一种高级编程语言，在实现生产者消费者线程方面提供了很多支持。下面是一个简单的示例，演示了如何使用C++实现一个生产者消费者线程。

首先，需要定义一个共享缓冲区，它将用于存储产品：


#include <mutex>
#include <queue>
#include <condition_variable>
template<typename T>
class Buffer {
public:
  void put(T&& item) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
    buffer.push(std::move(item));
    lock.unlock();
    cv.notify_one();
  }
  T get() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
    while (buffer.empty()) {
      cv.wait(lock);
    }
    T item = std::move(buffer.front());
    buffer.pop();
    return item;
  }
private:
  std::queue<T> buffer;
  std::mutex m;
  std::condition_variable cv;
};

在上面的代码中，使用了互斥锁和条件变量，以确保生产者和消费者不会同时访问缓冲区。当生产者向缓冲区中添加产品时，首先获取锁，然后将产品推入队列，接着释放锁，最后通知等待的消费者。当消费者从缓冲区中获取产品时，首先获取锁，然后在队列为空时等待条件变量唤醒，接着获取队头的产品，释放锁，最后返回产品。

接下来，可以定义生产者线程和消费者线程：


#include <thread>
#include <iostream>
Buffer<int> buffer;
void producer() {
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    buffer.put(i);
  }
}
void consumer() {
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::cout << buffer.get() << std::endl;
  }
}
int main() {
  std::thread t1(producer);
  std::thread t2(consumer);
  t1.join();
  t2.join();
}

在上面的代码中，创建了一个整型类型的缓冲区，并定义了生产者和消费者函数。生产者函数将0~4共五个数字添加到缓冲区中，而消费者函数则将缓冲区中的数字取出并打印到控制台。在主函数中创建了两个线程，一个用于生产者，一个用于消费者，并且使用join()方法按照顺序等待线程执行完成。

通过上述代码，可以在C++中轻松地实现生产者消费者线程，并且可以通过增加或减少线程数量，以及缓冲区大小，灵活地控制程序的性能和效率。

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