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c++条件变量std::condition_variable怎么使用_c++线程等待与条件同步实现

std::condition_variable 配合 mutex 实现线程同步，避免轮询。生产者加锁入队后 notify，消费者 wait 满足条件后处理数据，使用谓词防止虚假唤醒，notify_one 唤醒单个线程，notify_all 用于广播状态。

在C++多线程编程中，std::condition_variable 是实现线程间同步的重要工具。它通常配合 std::mutex 使用，用于让一个或多个线程等待某个特定条件成立后再继续执行。这种机制避免了轮询带来的资源浪费，提高了程序效率。

基本使用步骤

要正确使用 std::condition_variable，需遵循以下核心流程：

使用 std::unique_lock<:mutex> 锁定共享数据
在等待线程中调用 wait() 方法，自动释放锁并阻塞
在条件满足的线程中调用 notify_one() 或 notify_all()
被唤醒的线程重新获取锁，继续执行

简单生产者-消费者示例

下面是一个典型的使用场景：一个生产者线程向队列添加数据，一个消费者线程等待并处理数据。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

std::queue 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 lock(mtx);
        data_queue.push(i);
        std::cout << "Produced: " << i << "\n";
        lock.unlock();
        cv.notify_one(); // 唤醒一个等待线程
    }
    {
        std::unique_lock lock(mtx);
        finished = true;
    }
    cv.notify_one();
}

void consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock lock(mtx);
        // 等待条件：队列非空 或 生产结束
        cv.wait(lock, [] { 
            return !data_queue.empty() || finished; 
        });

        if (!data_queue.empty()) {
            int value = data_queue.front();
            data_queue.pop();
            std::cout << "Consumed: " << value << "\n";
        }

        if (data_queue.empty() && finished) {
            break;
        }
        lock.unlock();
    }
}

主函数启动两个线程：

int main() {
    std::thread p(producer);
    std::thread c(consumer);

    p.join();
    c.join();
    return 0;
}

wait 的两种形式

cv.wait(lock) 会一直阻塞直到被 notify 唤醒，然后重新获取锁。但这样可能产生虚假唤醒（spurious wakeup），所以推荐使用带谓词的版本：

cv.wait(lock, []{ return !data_queue.empty(); });

这个版本会自动检查条件，若不满足则继续等待，无需手动循环判断。

notify_one 与 notify_all 区别

notify_one()：唤醒至少一个等待线程，适用于单一任务分配场景
notify_all()：唤醒所有等待线程，适用于广播状态变化（如终止信号）

注意：notify 调用本身不释放锁，通常应在持有锁时调用，以确保状态更新对等待线程可见。

基本上就这些。掌握 condition_variable 的关键是理解“锁 + 条件变量 + 状态标志”的组合模式，合理使用谓词等待避免逻辑错误。

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基本使用步骤

简单生产者-消费者示例

wait 的两种形式

notify_one 与 notify_all 区别

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