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C++11条件变量：如何使用？

2023-07-05 09:00:19 深夜i -- --

C++11 条件变量使用

C++11引入了一个新的关键字——条件变量（conditional variables）。在多线程编程中，条件变量是一种同步机制，使得线程之间能够协调共享变量的访问。在这篇文章中，我们将看看在C++11中如何使用条件变量。

条件变量的概念

在多线程编程中，条件变量是一种用于等待和通知线程的同步机制。在共享数据中运用条件变量时，一个或多个线程等待条件变为真并且通知其他线程该条件已经为真。然后，这些线程才能继续执行。

条件变量一般包括两个基本操作——等待一个条件成立的wait()和通知其他线程条件已经成立的notify()。条件变量的基本原理是，当wait()调用被执行时，线程被阻塞，并且放弃在共享数据上的锁，直到notify()通知该条件变量的其他线程条件已经为真并且解除阻塞。

使用条件变量

使用条件变量的第一步是创建一个条件变量。在C++11中，条件变量由std::condition_variable表示，类似于其它同步机制，需要与std::mutex一起使用。

接下来，在共享数据中使用条件变量。我们将一个共享整数作为条件变量，并将其命名为data。在以下代码中，线程A将data设置为5，然后线程B等待将其设置为5。


#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <iostream>
std::mutex mutex_;
std::condition_variable cv_;
bool ready_ = false;
int data = 0;
void set_data() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
  data = 5;
  ready_ = true;
  cv_.notify_one();
}
void wait_for_data() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
  cv_.wait(lock, [] return ready_; );
  std::cout << "The data is " << data << '\n';
}
int main() {
  std::thread t1(set_data);
  std::thread t2(wait_for_data);
  t1.join();
  t2.join();
}

在这个例子中，set_data()等待一秒钟，然后将data设置为5并将ready_设置为true。wait_for_data()等待cv_的通知，然后打印数据。注意，使用unique_lock而不是lock_guard可以确保锁可以在等待期间被释放。调用wait()阻塞当前线程，将它放置在等待队列中并释放锁。cv_的第二个参数是lambda表达式，用于判断是否需要等待。

当一个线程调用notify_one()时，被阻塞的线程中的一个将被唤醒并重新获得锁。因此，wait_for_data()会等待set_data()的运行，因为它会等待ready_为true，直到set_data()运行并设置ready_，然后才会被唤醒。

总结

简单来说，条件变量用于在共享数据中等待直到某个条件变为真。使用条件变量需要mutex支撑，我们需要等待条件变量时使用unique_lock等待，并通过lambda表达式判断是否需要等待。当某个线程完成后，可以使用notify_one()通知该条件变量的等待线程。在多线程编程中，条件变量是一种很有用的同步机制，可以防止死锁。

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