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C++条件变量有哪些使用技巧

小樊
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2024-11-09 07:15:37
栏目: 编程语言

C++中的条件变量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,同时释放互斥锁以便其他线程可以继续执行

  1. 使用std::unique_lockstd::condition_variable:在调用std::condition_variable::wait()之前,确保已经创建了一个std::unique_lock对象并锁定了相关的互斥量。这样可以确保在等待条件成立时,互斥量被正确释放。
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
condition_.wait(lock, []{ return condition_; });
  1. 避免虚假唤醒:由于操作系统调度等原因,可能会出现虚假唤醒的情况。为了避免这种情况,可以使用循环检查条件是否真正满足,而不是直接跳出循环。
while (!condition_) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    condition_.wait(lock);
}
  1. 使用std::cv_status检查等待状态:在唤醒等待的线程后,可以使用std::condition_variable::wait_for()std::condition_variable::wait_until()函数检查线程是否应该继续执行。这些函数返回一个std::cv_status枚举值,可以根据返回值判断线程是否因超时而返回。
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
if (condition_.wait_for(lock, std::chrono::seconds(1)) == std::cv_status::timeout) {
    // 处理超时情况
} else {
    // 条件已满足,继续执行
}
  1. 使用std::condition_variable::notify_one()std::condition_variable::notify_all():当条件满足时,可以使用这两个函数唤醒等待的线程。notify_one()只唤醒一个等待的线程,而notify_all()会唤醒所有等待的线程。注意,唤醒线程后,它们需要重新获取互斥量并检查条件是否满足。
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    condition_ = true;
    condition_.notify_one(); // 或 condition_.notify_all();
}

// 在其他线程中
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
condition_.wait(lock, []{ return condition_; });
  1. 减少锁的持有时间:在调用std::condition_variable::wait()之前,尽量将需要保护的数据操作集中在一个作用域内,以减少锁的持有时间。这样可以降低其他线程等待锁的时间,提高程序性能。

  2. 使用std::shared_mutex允许多个线程同时读取:如果你的条件变量用于保护共享数据,并且允许多个线程同时读取数据,可以使用std::shared_mutex代替std::mutex。这样,在读取数据的线程可以持有共享锁,而写入数据的线程需要持有独占锁。

总之,在使用C++条件变量时,需要注意避免虚假唤醒、合理使用锁和条件变量、减少锁的持有时间等技巧,以提高程序的性能和可靠性。

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