如何在Linux C++中实现线程安全的队列

在 Linux 中，使用 C++ 实现线程安全的队列可以通过使用互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）来完成

#include <iostream>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

template<typename T>
class ThreadSafeQueue {
public:
    // 入队操作
    void push(const T& item) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
        queue_.push(item);
        lock.unlock();
        cond_.notify_one();
    }

    // 出队操作
    bool pop(T& item) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
        while (queue_.empty()) {
            cond_.wait(lock);
        }
        item = queue_.front();
        queue_.pop();
        return true;
    }

    // 判断队列是否为空
    bool empty() const {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
        return queue_.empty();
    }

private:
    std::queue<T> queue_;
    mutable std::mutex mutex_;
    std::condition_variable cond_;
};

int main() {
    ThreadSafeQueue<int> q;

    // 生产者线程
    std::thread producer([&q]() {
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            q.push(i);
            std::cout << "Produced: "<< i << std::endl;
        }
    });

    // 消费者线程
    std::thread consumer([&q]() {
        int item;
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            if (q.pop(item)) {
                std::cout << "Consumed: " << item << std::endl;
            } else {
                std::cout << "Queue is empty" << std::endl;
            }
        }
    });

    producer.join();
    consumer.join();

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个名为 ThreadSafeQueue 的模板类，它使用 std::queue 来存储数据，std::mutex 来保护队列的访问，以及 std::condition_variable 来在队列为空时阻塞消费者线程。

push() 方法用于向队列中添加元素，pop() 方法用于从队列中移除元素。在 pop() 方法中，我们使用 while 循环检查队列是否为空，如果为空，则调用 cond_.wait(lock) 使当前线程等待。当生产者线程向队列中添加元素时，它会调用 cond_.notify_one() 来唤醒等待的消费者线程。

在 main() 函数中，我们创建了一个生产者线程和一个消费者线程，它们分别向队列中添加和移除元素。通过使用互斥锁和条件变量，我们确保了队列操作的线程安全性。