C++如何使用条件变量_C++多线程同步std::condition_variable的等待与通知

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C++如何使用条件变量_C++多线程同步std::condition_variable的等待与通知

2025-12-16

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std::condition_variable用于线程同步，配合unique_lock实现等待通知机制。生产者修改共享状态并调用notify唤醒消费者，消费者通过wait阻塞直至条件满足。使用谓词可避免虚假唤醒，确保数据一致性与线程安全。

c++如何使用条件变量_c++多线程同步std::condition_variable的等待与通知

在C++多线程编程中，std::condition_variable 是实现线程间同步的重要工具之一。它通常与 std::unique_lock<:mutex> 配合使用，用于阻塞一个或多个线程，直到另一个线程修改了某个共享状态并通知它们继续执行。

条件变量的基本原理

条件变量允许线程在某个条件不满足时进入等待状态，避免频繁轮询消耗CPU资源。当其他线程改变了这个条件后，通过发送“通知”来唤醒等待中的线程。

核心机制包括：

wait()：使当前线程阻塞，直到被唤醒
notify_one()：唤醒一个正在等待的线程
notify_all()：唤醒所有等待的线程

基本用法：等待与通知

以下是一个典型的生产者-消费者模型示例，展示如何使用 std::condition_variable 实现线程同步：

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#include <iostream>
#include <thread>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::queue<int> data_queue;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool finished = false;

void producer() {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        data_queue.push(i);
        std::cout << "生产: " << i << "\n";
        lock.unlock();
        cv.notify_one(); // 通知消费者
    }
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        finished = true;
    }
    cv.notify_all(); // 通知所有消费者结束
}

void consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        // 条件判断：队列为空且未结束，则等待
        cv.wait(lock, []{ return !data_queue.empty() || finished; });
        
        if (!data_queue.empty()) {
            int value = data_queue.front();
            data_queue.pop();
            std::cout << "消费: " << value << "\n";
        }
        
        if (data_queue.empty() && finished) {
            break; // 结束循环
        }
        lock.unlock();
    }
}