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使用C++条件变量进行线程同步和通信

2023-07-05 08:17:00 深夜i -- --

C++ 条件变量线程同步通信

线程同步和通信是多线程编程中非常重要的问题。在多个线程之间共享数据时，需要确保数据的一致性以及数据是否被修改的情况。而使用条件变量是一种非常有效的解决方案。

在C++中，条件变量是一种同步原语，是一种线程间的信号传递机制。使用条件变量可以使线程通信变得更加简单和有效，能够有效避免锁竞争等问题。

在使用条件变量之前，需要先了解Pthread同步机制中的互斥锁。互斥锁是一种同步机制，用来保护共享数据的一致性，只有拥有互斥锁的线程才能访问共享内存。

条件变量需要和互斥锁一起使用，通常是在互斥锁的保护下使用条件变量。当条件满足时，条件变量可以唤醒等待条件的线程。

下面是一个简单的例子，使用条件变量进行线程同步和通信：


#include <pthread.h>
#include <iostream>
using namespace std;
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
pthread_cond_t cond; // 条件变量
int sharedData = 0; // 共享数据
// 线程1函数
void* thread1(void* arg) {
  pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
  while (sharedData <= 0) { // 条件不满足，则等待条件变量
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
  }
  sharedData--; // 修改共享数据
  cout << "Thread 1: " << sharedData << endl; // 输出共享数据
  pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
  return NULL;
}
// 线程2函数
void* thread2(void* arg) {
  pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
  sharedData++; // 修改共享数据
  cout << "Thread 2: " << sharedData << endl; // 输出共享数据
  pthread_cond_signal(&cond); // 发送条件变量信号
  pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
  return NULL;
}
int main() {
  pthread_t tid1, tid2;
  pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
  pthread_cond_init(&cond, NULL);
  pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL); // 创建线程1
  pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL); // 创建线程2
  pthread_join(tid1, NULL);
  pthread_join(tid2, NULL);
  
  pthread_mutex_destroy(&mutex);
  pthread_cond_destroy(&cond);
  return 0;
}

在上面的例子中，线程1需要等待共享数据符合条件时才能进行处理，所以需要等待线程2修改共享数据并发送条件变量信号。线程2完成修改共享数据后发送条件变量信号，此时线程1就可以释放等待条件变量的状态，继续执行。

通过锁保护共享资源，并使用条件变量等待条件发生，就可以实现另一个线程在共享资源满足一定条件后再进行操作，避免了不同线程之间的数据竞争问题。

总之，使用条件变量进行线程同步和通信可以更好地保护共享数据的一致性，并避免不同线程之间的数据竞争问题。因此，在多线程编程中，使用条件变量是一种非常有效的解决方案。

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