C++11多线程之condition_variable（条件变量）

朱雀 2022-12-19 13:16 127阅读 0赞

### 头文件 ###

#include <condition_variable>

### 概述 ###

`condition_variable` 类是同步原语，能用于阻塞一个线程，或同时阻塞多个线程，直至另一线程修改共享变量（*条件*）并通知 `condition_variable` 。其不可复制赋值。

### 构造函数 ###

// 1.构造 condition_variable 类型对象。
    condition_variable();
    
    //2.复制构造函数被删除。
    condition_variable(const condition_variable&) = delete;

### wait ###

`wait` 导致当前线程阻塞直至条件变量被通知，或虚假唤醒发生，可选地循环直至满足某谓词。

//原子地解锁 lock ，阻塞当前执行线程，并将它添加到于 *this 上等待的线程列表。线程将在执行 notify_all() //或 notify_one() 时被解除阻塞。解阻塞时，无关乎原因， lock 再次锁定且 wait 退出。
    //即解锁互斥量，堵塞当前线程，直至其他线程调用notify_one（）函数为止。
    void wait( std::unique_lock<std::mutex>& lock );
    
    //第二个参数是一个可调用对象（lambda表达式也是），如果返回值为true，那么wait()直接返回（互斥锁被锁）；
    //否则为false的话wait()会解锁互斥量，并阻塞当前线程，直到其他线程调用notify_one()唤醒。然后
    //wait()不断尝试获取互斥锁，获取不到就一直阻塞。
    template< class Predicate >
    void wait( std::unique_lock<std::mutex>& lock, Predicate pred );

### notify\_one ###

若任何线程在 \*this 上等待，则调用 `notify_one` 会解阻塞等待线程之一。

### notify\_all ###

解阻塞全部当前等待于 \*this 的线程。

### 示例 ###

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <thread>
    #include <mutex>
    #include <condition_variable>
     
    std::mutex m;
    std::condition_variable cv;
    std::string data;
    bool ready = false;
    bool processed = false;
     
    void worker_thread()
    { 
        // 等待直至 main() 发送数据
        std::unique_lock<std::mutex> lk(m); 
        cv.wait(lk, []{ return ready;}); //需要提前将锁lock
     
        // 等待后，我们占有锁。
        std::cout << "Worker thread is processing data\n";
        data += " after processing";
     
        // 发送数据回 main()
        processed = true;
        std::cout << "Worker thread signals data processing completed\n";
     
        // 通知前完成手动解锁，以避免等待线程才被唤醒就阻塞（细节见 notify_one ）
        lk.unlock();
        cv.notify_one();
    }
     
    int main()
    { 
        std::thread worker(worker_thread);
     
        data = "Example data";
        // 发送数据到 worker 线程
        { 
            std::lock_guard<std::mutex> lk(m);
            ready = true;
            std::cout << "main() signals data ready for processing\n";
        }
        cv.notify_one(); //唤醒worker的wait()
     
        // 等候 worker
        { 
            std::unique_lock<std::mutex> lk(m);
            cv.wait(lk, []{ return processed;});
        }
        std::cout << "Back in main(), data = " << data << '\n';
     
        worker.join();
    }

输出：

main() signals data ready for processing
    Worker thread is processing data
    Worker thread signals data processing completed
    Back in main(), data = Example data after processing