std::condition_variable需与std::unique_lock配合使用，通过wait()等待条件并释放锁，由notify_one()或notify_all()唤醒线程，常用于生产者-消费者模型，需用谓词避免虚假唤醒，确保线程安全同步。
在C++多线程编程中，std::condition_variable 是一个重要的同步机制，用于在线程之间协调“等待-通知”操作。它通常与 std::unique_lock<:mutex> 配合使用，让某个线程等待特定条件成立，而另一个线程在条件达成时发出通知。
基本用法：等待与唤醒
std::condition_variable 的核心是两个方法：wait() 和 notify_one() 或 notify_all()。
典型使用场景包括生产者-消费者模型、任务队列等。下面是一个简单的例子：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
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";
}
void main_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
}
int main() {
std::thread t1(worker_thread);
std::thread t2(main_thread);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
关键点说明
- 必须配合互斥锁使用：condition_variable 的 wait 操作需要传入 unique_lock，不能单独使用。
- wait 会自动释放锁：调用 wait 时，线程释放锁并进入阻塞状态；被唤醒后重新获取锁再继续执行。
- 使用 lambda 判断条件：推荐在 wait 第二个参数传入谓词（如 []{return ready;}），避免虚假唤醒导致的问题。
- notify_one vs notify_all：notify_one() 唤醒一个等待线程，notify_all() 唤醒所有等待线程，根据场景选择。
生产者-消费者示例
更实用的例子：多个线程处理任务队列。
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#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
std::queue<int> tasks;
std::mutex task_mutex;
std::condition_variable task_cv;
bool finished = false;
void consumer() {
while (true) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(task_mutex);
// 等待任务或结束信号
task_cv.wait(lock, []{ return !tasks.empty() || finished; });
if (finished && tasks.empty()) {
lock.unlock();
break;
}
int task = tasks.front();
tasks.pop();
lock.unlock();
std::cout << "处理任务: " << task << "\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
}
}
void producer() {
for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(task_mutex);
tasks.push(i);
}
task_cv.notify_one();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
}
{
std::lock_guard<std::mutex> lock(task_mutex);
finished = true;
}
task_cv.notify_all(); // 唤醒所有消费者结束
}
int main() {
std::thread c(consumer);
std::thread p(producer);
p.join();
c.join();
return 0;
}
基本上就这些。掌握 condition_variable 的关键是理解它和互斥锁的协作方式，以及如何安全地传递状态变化。只要注意加锁、使用谓词等待、及时通知，就能写出可靠的多线程代码。
