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

发布时间：2025-11-15

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std::condition_variable用于线程同步，需与std::mutex配合使用，通过wait()等待条件，notify_one()/notify_all()通知；必须在锁保护下等待，推荐带谓词的wait防止虚假唤醒，通知前应先修改共享数据并释放锁。

在C++多线程编程中，std::condition_variable 是实现线程间条件同步的重要工具。它通常与 std::mutex 配合使用，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。

条件变量的基本原理

条件变量本身不存储状态，它只是一个通知机制。线程可以：

等待某个条件成立（调用 wait()）
当条件可能变化时，由其他线程发出通知（notify_one() 或 notify_all()）

关键点是：等待必须在互斥锁保护下进行，且通常使用循环检查条件，防止虚假唤醒。

基本使用步骤

以下是使用 std::condition_variable 的标准模式：

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void worker_thread() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    // 等待直到 ready 为 true
    cv.wait(lock, []{ return ready; });
    std::cout << "工作线程开始执行任务\n";
}

int main() {
    std::thread worker(worker_thread);

    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        ready = true;
    }
    cv.notify_one();  // 唤醒一个等待的线程

    worker.join();
    return 0;
}

wait 的两种形式

cv.wait(lock)：无条件等待，醒来后需手动检查条件。

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cv.wait(lock, predicate)：带条件的等待，等价于：

while (!predicate()) {
    wait(lock);
}

推荐使用带谓词的版本，能自动处理虚假唤醒。

通知方式的选择

notify_one()：唤醒一个等待线程，适用于只有一个消费者的情况
notify_all()：唤醒所有等待线程，适用于多个消费者或广播场景

注意：通知前应先修改共享数据并释放锁，否则被唤醒的线程可能无法立即获取锁。

生产者-消费者模型示例

常见应用场景：用条件变量实现线程安全的任务队列。

#include <queue>
#include <thread>
#include <condition_variable>

std::queue<int> tasks;
std::mutex task_mutex;
std::condition_variable task_cv;
bool finished = false;

void producer() {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
        std::lock_guard<std::mutex> lock(task_mutex);
        tasks.push(i);
        std::cout << "生产任务: " << i << "\n";
        task_cv.notify_one();
    }
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(task_mutex);
        finished = true;
    }
    task_cv.notify_all();  // 通知消费者结束
}

void consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(task_mutex);
        task_cv.wait(lock, []{ return !tasks.empty() || finished; });

        if (finished && tasks.empty()) break;

        int task = tasks.front();
        tasks.pop();
        lock.unlock();  // 处理任务时不持有锁
        std::cout << "消费任务: " << task << "\n";
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
    }
}

基本上就这些。核心是：用互斥锁保护共享状态，用条件变量等待特定条件，记得处理虚假唤醒和正确发送通知。

以上就是c++++ 怎么使用条件变量std::condition_variable_c++线程等待与条件同步实现的详细内容，更多请关注其它相关文章！

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通知方式的选择

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