c++ 条件变量（c++ 条件变量使用）



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其主要成员函数如下:

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：

1. 一个线程因等待"条件变量的条件成立"而挂起；
2. 另外一个线程使"条件成立"，给出信号，从而唤醒被等待的线程。

为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起；通常情况下这个锁是std::mutex，并且管理这个锁 只能是 std::unique_lockstd::mutex RAII模板类。

上面提到的两个步骤，分别是使用以下两个方法实现：

• 等待条件成立使用的是condition_variable类成员wait 、wait_for 或 wait_until。
• 给出信号使用的是condition_variable类成员notify_one或者notify_all函数。

细节说明

在条件变量中只能使用std::unique_lockstd::mutex说明

unique_lock和lock_guard都是管理锁的辅助类工具，都是RAII风格；它们是在定义时获得锁，在析构时释放锁。它们的主要区别在于unique_lock锁机制更加灵活，可以再需要的时候进行lock或者unlock调用，不非得是析构或者构造时。它们的区别可以通过成员函数就可以一目了然。

wait/wait_for说明

线程的阻塞是通过成员函数wait()/wait_for()/wait_until()函数实现的。这里主要说明前面两个函数：

• wait()成员函数

函数声明如下：

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。

• wait_for()成员函数

函数声明如下：

wait_for 导致当前线程阻塞直至条件变量被通知，或虚假唤醒发生，或者超时返回。

返回值说明：

（1）若经过 rel_time 所指定的关联时限则为 std::cv_status::timeout ，否则为 std::cv_status::no_timeout 。

（2）若经过 rel_time 时限后谓词 pred 仍求值为 false 则为 false ，否则为 true 。

以上两个类型的wait函数都在会阻塞时，自动释放锁权限，即调用unique_lock的成员函数unlock（），以便其他线程能有机会获得锁。这就是条件变量只能和unique_lock一起使用的原因，否则当前线程一直占有锁，线程被阻塞。

notify_all/notify_one

notify函数声明如下：

虚假唤醒

在正常情况下，wait类型函数返回时要不是因为被唤醒，要不是因为超时才返回，但是在实际中发现，因此操作系统的原因，wait类型在不满足条件时，它也会返回，这就导致了虚假唤醒。因此，我们一般都是使用带有谓词参数的wait函数，因为这种类型的函数等价于：

原因说明如下：

假设系统不存在虚假唤醒的时，代码形式如下：

正确的使用方式，使用while语句解决：

条件变量使用

在这里，我们使用条件变量，解决生产者-消费者问题，该问题主要描述如下：

生产者-消费者问题，也称有限缓冲问题，是一个多进程/线程同步问题的经典案例。该问题描述了共享固定大小缓冲区的两个进程/线程——即所谓的“生产者”和“消费者”,在实际运行时会发生的问题。

生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。

要解决该问题，就必须让生产者在缓冲区满时休眠（要么干脆就放弃数据），等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候，生产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。

同样，也可以让消费者在缓冲区空时进入休眠，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者。

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