C++ 使用条件变量、原子操作的例子

下面是一个使用条件变量和原子操作的例子，该例子实现了一个线程安全的生产者/消费者模型：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <atomic>

std::queue<int> q;
std::mutex q_mutex;
std::condition_variable q_cv;
std::atomic<int> count{0};

void producer()
{
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(q_mutex);
        q.push(count++);
        lock.unlock();
        q_cv.notify_one();
    }
}

void consumer()
{
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(q_mutex);
        q_cv.wait(lock, [](){ return !q.empty(); });
        std::cout << "consumer: " << q.front() << std::endl;
        q.pop();
        lock.unlock();
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(producer);
    std::thread t2(consumer);
    std::thread t3(consumer);
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    return 0;
}

在这个例子中，生产者线程不断产生数据并把它们放入队列中，消费者线程则等待队列中有数据可用时取出并处理它们。为了保证线程安全，我们使用了一个互斥量 `q_mutex` 来保护队列的访问，使用条件变量 `q_cv` 来同步生产者和消费者线程。在生产者线程中，我们首先获取了 `q_mutex` 的独占锁，然后将数据加入队列，并通过 `q_cv` 通知消费者线程有新数据可用。在消费者线程中，我们首先获取了 `q_mutex` 的独占锁，并调用 `q_cv.wait()` 来等待新数据的到来，这个调用会自动释放 `q_mutex` 的独占锁，并使消费者线程进入阻塞状态。当生产者线程通过 `q_cv.notify_one()` 通知有新数据可用时，消费者线程会被唤醒并重新获得 `q_mutex` 的独占锁。如果队列中有数据可用，我们就取出队列头部的数据并打印出来。需要注意的是，我们使用了一个 lambda 表达式作为 `q_cv.wait()` 的第二个参数，这个表达式用来检查队列是否为空，如果为空就继续等待。这里使用了原子变量 `count` 来表示生产的数据的编号，以便于调试和观察。