Linux C++多線程編程中的條件變量

在 Linux C++ 多線程編程中，條件變量（Condition Variable）是一種非常有用的同步原語，它允許線程等待某個條件成立，同時釋放互斥鎖（Mutex），讓其他線程繼續執行

下面是一個簡單的示例，展示了如何使用條件變量和互斥鎖實現生產者-消費者問題：

#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;
}

在這個示例中，我們創建了一個生產者線程和一個消費者線程。生產者線程生成一個整數并將其添加到隊列中，直到隊列達到最大大小。消費者線程從隊列中取出一個整數并將其移除，直到隊列為空。

我們使用了一個互斥鎖 mtx 來保護對共享數據（即隊列）的訪問，以確保在任何時候只有一個線程可以修改隊列。我們還使用了一個條件變量 cv 來通知生產者和消費者線程何時可以安全地執行操作。

生產者線程在將整數添加到隊列之前等待條件變量 cv 變為 true。當隊列中的元素數量小于最大大小時，條件變量變為 true，生產者線程繼續執行并添加整數。同樣，消費者線程在從隊列中取出整數之前等待條件變量 cv 變為 true。當隊列不為空時，條件變量變為 true，消費者線程繼續執行并取出整數。

注意，我們在等待條件變量時使用了 lambda 函數作為謂詞，以便在條件滿足時自動釋放互斥鎖。這樣可以確保線程在等待時不會一直占用互斥鎖，從而允許其他線程執行。