0

0

C++中的条件变量(std::condition_variable)是什么?(如何实现生产消费者模型)

尼克

尼克

发布时间:2026-02-17 17:01:28

|

601人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::condition_variable本质是线程等待/唤醒的信号机制,必须与std::mutex配合使用;需用带谓词的wait避免虚假唤醒;notify_one适用于单消费者,多消费者须用notify_all;notify无需持锁,应尽早释放锁以减少阻塞。

c++中的条件变量(std::condition_variable)是什么?(如何实现生产消费者模型)

std::condition_variable 本质是啥?

它不是锁,也不是队列,而是一个**线程等待/唤醒的信号机制**。它必须和 std::mutex 配合使用,不能单独 wait 或 notify。常见错误是直接在没加锁的状态下调用 wait(),会触发 std::system_error(错误信息:Operation not permitted)。

为什么必须配 mutex?因为条件判断(比如“队列是否非空”)本身需要原子性保护,wait() 的设计是“释放锁 + 进入等待”一气呵成,避免检查后、等待前被其他线程修改状态导致丢失唤醒。

生产者-消费者里怎么写 wait 才不丢数据?

核心是:永远用带谓词的 wait() 形式,别手写 while + wait() 循环——虽然逻辑等价,但容易漏掉 spurious wakeup(虚假唤醒)处理。

  • 正确写法:cv.wait(lock, [&]{ return !queue.empty(); });
  • 错误写法:if (queue.empty()) cv.wait(lock); —— 一次 if 判断无法应对虚假唤醒,可能跳过实际就绪的元素
  • 注意:谓词 lambda 捕获方式要安全,[&] 可以,但若 lambda 生命周期超出 wait 调用范围(极少见),需谨慎

notify_one 和 notify_all 选哪个?

看唤醒目标数量。在单生产者-单消费者模型里,notify_one() 更高效;但只要存在多个消费者线程竞争同一个条件(比如多个 worker 等待任务),就必须用 notify_all(),否则可能卡死。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

Toolify.ai
Toolify.ai

Toolify.ai是一个专门收集、评测AI工具和服务的网址导航站

下载

典型陷阱:

  • notify_one() 配多个消费者 → 某些线程永远等不到唤醒,因为每次只叫一个,而被叫到的线程发现条件不满足(比如刚被另一个消费者取走任务)就继续等,剩下的人没人通知
  • notify_all() 不等于“性能差”——现代 libstdc++/libc++ 对无等待者的 notify_all() 做了优化,开销接近 notify_one()
  • 不要在持有锁期间做耗时操作后才 notify —— 会阻塞所有等待线程抢锁,应尽早 unlock 再 notify(但注意:notify 本身不需要锁)

为什么消费者取完数据还卡在 wait?

最常见原因是:生产者 notify 了,但消费者 wait 前没重新检查条件,或检查逻辑和生产者 push 的逻辑不一致。

比如:

  • 生产者 push 后调用 cv.notify_one(),但消费者 wait 的谓词是 queue.size() > 1 —— 显然不对,一个元素也该唤醒
  • 消费者 pop 后没更新共享状态(如忘记 queue.pop() 或用错了容器接口),导致下次 wait 又看到“非空”,但其实已空
  • 多生产者场景下,两个生产者几乎同时 push 并 notify,但只有一个消费者被唤醒,另一个元素留在队列里——这不算 bug,是正常现象;但如果消费者 pop 后没再次 notify(比如有“剩余任务需唤醒其他 worker”逻辑),就可能滞留

调试建议:在 wait 前后加日志,输出 queue.size() 和当前线程 ID,能快速定位是唤醒缺失、条件误判,还是数据没真正入队。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
if什么意思
if什么意思

if的意思是“如果”的条件。它是一个用于引导条件语句的关键词,用于根据特定条件的真假情况来执行不同的代码块。本专题提供if什么意思的相关文章,供大家免费阅读。

816

2023.08.22

while的用法
while的用法

while的用法是“while 条件: 代码块”,条件是一个表达式,当条件为真时,执行代码块,然后再次判断条件是否为真,如果为真则继续执行代码块,直到条件为假为止。本专题为大家提供while相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

103

2023.09.25

lambda表达式
lambda表达式

Lambda表达式是一种匿名函数的简洁表示方式,它可以在需要函数作为参数的地方使用,并提供了一种更简洁、更灵活的编码方式,其语法为“lambda 参数列表: 表达式”,参数列表是函数的参数,可以包含一个或多个参数,用逗号分隔,表达式是函数的执行体,用于定义函数的具体操作。本专题为大家提供lambda表达式相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

212

2023.09.15

python lambda函数
python lambda函数

本专题整合了python lambda函数用法详解,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

192

2025.11.08

Python lambda详解
Python lambda详解

本专题整合了Python lambda函数相关教程,阅读下面的文章了解更多详细内容。

58

2026.01.05

硬盘接口类型介绍
硬盘接口类型介绍

硬盘接口类型有IDE、SATA、SCSI、Fibre Channel、USB、eSATA、mSATA、PCIe等等。详细介绍:1、IDE接口是一种并行接口,主要用于连接硬盘和光驱等设备,它主要有两种类型:ATA和ATAPI,IDE接口已经逐渐被SATA接口;2、SATA接口是一种串行接口,相较于IDE接口,它具有更高的传输速度、更低的功耗和更小的体积;3、SCSI接口等等。

1486

2023.10.19

PHP接口编写教程
PHP接口编写教程

本专题整合了PHP接口编写教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

403

2025.10.17

php8.4实现接口限流的教程
php8.4实现接口限流的教程

PHP8.4本身不内置限流功能,需借助Redis(令牌桶)或Swoole(漏桶)实现;文件锁因I/O瓶颈、无跨机共享、秒级精度等缺陷不适用高并发场景。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2225

2025.12.29

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

283

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.6万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.8万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 18.2万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号