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。