C++ 条件变量(condition_variable)

生产者消费者模式的代码（以下代码参考链接）：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <queue>
#include <windows.h>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;        // 全局互斥锁
std::queue<int> que;   // 全局消息队列
std::condition_variable cr;   // 全局条件变量
int cnt = 1;           // 数据

void producer() {
	while(true) {
		{
			std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
			// 在这里也可以加上wait 防止队列堆积  while(que.size() >= MaxSize) que.wait();
			que.push(cnt);
			std::cout << "向队列中添加数据：" << cnt ++ << std::endl;
			// 这里用大括号括起来了 为了避免出现虚假唤醒的情况 所以先unlock 再去唤醒
		}
		cr.notify_all();       // 唤醒所有wait
	}
}

void consumer() {
	while (true) {
		std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
		while (que.size() == 0) {           // 这里防止出现虚假唤醒  所以在唤醒后再判断一次
			cr.wait(lck);
		}
		int tmp = que.front();
		std::cout << "从队列中取出数据：" << tmp << std::endl;
		que.pop();
	}
}

int main()
{
	std::thread thd1[2], thd2[2];
	for (int i = 0; i < 2; i++) {
		thd1[i] = std::thread(producer);
		thd2[i] = std::thread(consumer);
		thd1[i].join();
		thd2[i].join();
	}
	return 0;
}

while (que.size() == 0)的作用：while (que.size() == 0)不能替换为if(que.size() == 0) ，这是为了防止虚假唤醒。如果while (que.size() == 0)替换为if(que.size() == 0) 可能会出现如下结果：

• th2[0]拿完了队列里最后一个产品正在处理，此时队列为空。
• th2[1]想去队列里拿发现已经空了，所以停在了wait上。
• th1[0]拿到mtx后，往队列添加了一个产品，并执行了notify_one通知处于等待状态的消费者。
• 由于收到了notify，th2[1]准备要被调度，但是th2[0]此时恰好处理完了手头的任务，并进行了下一轮循环，抢在th2[1]之前拿到了mtx并取走了th1[0]刚放进去的产品，此时th2[1]被阻塞，随后th2[0]释放了mtx。
• th2[0]释放了mtx后，th2[1]终于拿到了mtx却发现队列又是空的，这就是一次虚假唤醒，对于这种情况th2[1]需要继续wait。要想实现“继续wait”，就需要使用while (que.size() == 0)，而不是if(que.size() == 0)

wait()有的第二个形参可用于代替while (que.size() == 0)：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <queue>
#include <windows.h>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;        // 全局互斥锁
std::queue<int> que;   // 全局消息队列
std::condition_variable cr;   // 全局条件变量
int cnt = 1;           // 数据

void producer() {
	while(true) {
		{
			std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
			// 在这里也可以加上wait 防止队列堆积  while(que.size() >= MaxSize) que.wait();
			que.push(cnt);
			std::cout << "向队列中添加数据：" << cnt ++ << std::endl;
			// 这里用大括号括起来了 为了避免出现虚假唤醒的情况 所以先unlock 再去唤醒
		}
		cr.notify_all();       // 唤醒所有wait
	}
}

void consumer() {
	while (true) {
		std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
		
                cr.wait(lck,[]{return que.size() > 0;}); // wait被唤醒以后，如果判断return为假时，继续调用wait
		
                int tmp = que.front();
		std::cout << "从队列中取出数据：" << tmp << std::endl;
		que.pop();
	}
}

int main()
{
	std::thread thd1[2], thd2[2];
	for (int i = 0; i < 2; i++) {
		thd1[i] = std::thread(producer);
		thd2[i] = std::thread(consumer);
		thd1[i].join();
		thd2[i].join();
	}
	return 0;
}