C++條件變量有哪些使用技巧

c++
小樊
82
2024-11-09 07:15:37
欄目: 編程語言

C++中的條件變量是一種非常有用的同步原語，它允許線程等待某個(gè)條件成立，同時(shí)釋放互斥鎖以便其他線程可以繼續(xù)執(zhí)行

  1. 使用std::unique_lock和std::condition_variable：在調(diào)用std::condition_variable::wait()之前，確保已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)std::unique_lock對(duì)象并鎖定了相關(guān)的互斥量。這樣可以確保在等待條件成立時(shí)，互斥量被正確釋放。
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
condition_.wait(lock, []{ return condition_; });
  1. 避免虛假喚醒：由于操作系統(tǒng)調(diào)度等原因，可能會(huì)出現(xiàn)虛假喚醒的情況。為了避免這種情況，可以使用循環(huán)檢查條件是否真正滿足，而不是直接跳出循環(huán)。
while (!condition_) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    condition_.wait(lock);
}
  1. 使用std::cv_status檢查等待狀態(tài)：在喚醒等待的線程后，可以使用std::condition_variable::wait_for()或std::condition_variable::wait_until()函數(shù)檢查線程是否應(yīng)該繼續(xù)執(zhí)行。這些函數(shù)返回一個(gè)std::cv_status枚舉值，可以根據(jù)返回值判斷線程是否因超時(shí)而返回。
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
if (condition_.wait_for(lock, std::chrono::seconds(1)) == std::cv_status::timeout) {
    // 處理超時(shí)情況
} else {
    // 條件已滿足，繼續(xù)執(zhí)行
}
  1. 使用std::condition_variable::notify_one()和std::condition_variable::notify_all()：當(dāng)條件滿足時(shí)，可以使用這兩個(gè)函數(shù)喚醒等待的線程。notify_one()只喚醒一個(gè)等待的線程，而notify_all()會(huì)喚醒所有等待的線程。注意，喚醒線程后，它們需要重新獲取互斥量并檢查條件是否滿足。
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
    condition_ = true;
    condition_.notify_one(); // 或 condition_.notify_all();
}

// 在其他線程中
std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_);
condition_.wait(lock, []{ return condition_; });

  1. 減少鎖的持有時(shí)間：在調(diào)用std::condition_variable::wait()之前，盡量將需要保護(hù)的數(shù)據(jù)操作集中在一個(gè)作用域內(nèi)，以減少鎖的持有時(shí)間。這樣可以降低其他線程等待鎖的時(shí)間，提高程序性能。

  2. 使用std::shared_mutex允許多個(gè)線程同時(shí)讀取：如果你的條件變量用于保護(hù)共享數(shù)據(jù)，并且允許多個(gè)線程同時(shí)讀取數(shù)據(jù)，可以使用std::shared_mutex代替std::mutex。這樣，在讀取數(shù)據(jù)的線程可以持有共享鎖，而寫入數(shù)據(jù)的線程需要持有獨(dú)占鎖。

總之，在使用C++條件變量時(shí)，需要注意避免虛假喚醒、合理使用鎖和條件變量、減少鎖的持有時(shí)間等技巧，以提高程序的性能和可靠性。

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