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C++條件變量怎樣避免忙等待

c++
小樊
82
2024-11-09 07:10:37
欄目: 編程語言

在C++中，條件變量是一種同步機制，用于在多線程環(huán)境中實現(xiàn)線程間的等待和通知。為了避免忙等待（busy waiting），即線程在等待某個條件成立時不斷檢查該條件，而不是進入睡眠狀態(tài)，可以使用以下方法：

  1. 使用std::unique_lock和std::condition_variable：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void print_id(int id) {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    while (!ready) { // 如果ready為false, 則忙等待
        cv.wait(lck); // 當(dāng)前線程被阻塞，當(dāng)全局變量ready變?yōu)閠rue時，線程被喚醒
    }
    std::cout << "thread " << id << '\n';
}

void go() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 讓線程sleep一段時間
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    ready = true; // 修改全局變量
    cv.notify_all(); // 喚醒所有線程
}

int main() {
    std::thread threads[10];
    // spawn 10 threads:
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
        threads[i] = std::thread(print_id, i);

    std::cout << "10 threads ready to race...\n";
    go(); // go!

    for (auto &th : threads) th.join();

    return 0;
}

在這個例子中，我們使用了一個循環(huán)來檢查條件是否滿足，而不是單次檢查。這樣，如果條件不滿足，線程會進入睡眠狀態(tài)，而不是忙等待。當(dāng)條件滿足時，線程會被喚醒并繼續(xù)執(zhí)行。

  1. 使用std::future和std::async：
#include <iostream>
#include <future>
#include <thread>
#include <chrono>

int calculate() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模擬耗時任務(wù)
    return 42;
}

int main() {
    std::future<int> result = std::async(calculate);

    // 在此期間，主線程可以執(zhí)行其他任務(wù)，而不是忙等待

    int value = result.get(); // 獲取計算結(jié)果
    std::cout << "Result is " << value << '\n';

    return 0;
}

在這個例子中，我們使用了std::async來異步執(zhí)行一個耗時任務(wù)。std::future對象可以用來獲取任務(wù)的結(jié)果。這樣，主線程不需要忙等待，而是可以在等待結(jié)果的同時執(zhí)行其他任務(wù)。

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