Linux C++多线程编程中的条件变量

在 Linux C++ 多线程编程中，条件变量（Condition Variable）是一种非常有用的同步原语，它允许线程等待某个条件成立，同时释放互斥锁（Mutex），让其他线程继续执行

下面是一个简单的示例，展示了如何使用条件变量和互斥锁实现生产者-消费者问题：

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
std::queue<int> dataQueue;
const int maxSize = 10;

void producer() {
    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        cv.wait(lock, [] { return dataQueue.size() < maxSize; });
        dataQueue.push(i);
        std::cout << "Produced: "<< i << std::endl;
        lock.unlock();
        cv.notify_one();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
}

void consumer() {
    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        cv.wait(lock, [] { return !dataQueue.empty(); });
        int item = dataQueue.front();
        dataQueue.pop();
        std::cout << "Consumed: " << item << std::endl;
        lock.unlock();
        cv.notify_one();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(150));
    }
}

int main() {
    std::thread producerThread(producer);
    std::thread consumerThread(consumer);

    producerThread.join();
    consumerThread.join();

    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了一个生产者线程和一个消费者线程。生产者线程生成一个整数并将其添加到队列中，直到队列达到最大大小。消费者线程从队列中取出一个整数并将其移除，直到队列为空。

我们使用了一个互斥锁 mtx 来保护对共享数据（即队列）的访问，以确保在任何时候只有一个线程可以修改队列。我们还使用了一个条件变量 cv 来通知生产者和消费者线程何时可以安全地执行操作。

生产者线程在将整数添加到队列之前等待条件变量 cv 变为 true。当队列中的元素数量小于最大大小时，条件变量变为 true，生产者线程继续执行并添加整数。同样，消费者线程在从队列中取出整数之前等待条件变量 cv 变为 true。当队列不为空时，条件变量变为 true，消费者线程继续执行并取出整数。

注意，我们在等待条件变量时使用了 lambda 函数作为谓词，以便在条件满足时自动释放互斥锁。这样可以确保线程在等待时不会一直占用互斥锁，从而允许其他线程执行。