C++实现生产者消费者问题

生产者消费者问题是一个经典的多线程同步问题，可以使用C++中的互斥锁和条件变量来实现。

以下是一个简单的生产者消费者问题的C++代码示例：

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

using namespace std;

queue<int> q; // 生产者消费者队列
mutex m; // 互斥锁
condition_variable cv; // 条件变量
const int MAX_SIZE = 10; // 队列最大容量
int product_id = 0; // 生产者生产的产品编号

// 生产者线程函数
void producer() {
    while (true) {
        unique_lock<mutex> lock(m);
        // 如果队列已满，则等待
        cv.wait(lock, []() { return q.size() < MAX_SIZE; });
        // 生产产品
        q.push(++product_id);
        cout << "Producer produces product " << product_id << endl;
        // 通知消费者队列中有产品可用
        cv.notify_all();
        lock.unlock();
        // 生产完一个产品后休眠
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));
    }
}

// 消费者线程函数
void consumer() {
    while (true) {
        unique_lock<mutex> lock(m);
        // 如果队列为空，则等待
        cv.wait(lock, []() { return !q.empty(); });
        // 消费产品
        int product = q.front();
        q.pop();
        cout << "Consumer consumes product " << product << endl;
        // 通知生产者队列中有空位
        cv.notify_all();
        lock.unlock();
        // 消费完一个产品后休眠
        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1000));
    }
}

int main() {
    thread producer_thread(producer);
    thread consumer_thread(consumer);
    producer_thread.join();
    consumer_thread.join();
    return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个生产者消费者队列 `q`，一个互斥锁 `m` 和一个条件变量 `cv`。生产者线程函数 `producer` 不断地生产产品，并将其加入队列中，如果队列已满，则等待条件变量 `cv`。消费者线程函数 `consumer` 不断地消费产品，并将其从队列中移除，如果队列为空，则等待条件变量 `cv`。

在生产者线程函数中，我们使用了 `unique_lock` 对互斥锁进行加锁，然后调用 `cv.wait` 等待条件变量。在等待期间，该线程会释放互斥锁，等待其他线程调用 `notify_all` 函数通知该线程条件变量的状态发生了变化。当条件变量的状态发生变化时，线程会重新获取互斥锁并继续执行。

在消费者线程函数中，我们也使用了 `unique_lock` 对互斥锁进行加锁，并调用 `cv.wait` 等待条件变量。当队列不为空时，线程从队列中取出一个产品并进行消费，并使用 `cv.notify_all` 函数通知生产者线程队列中有空位。

在主函数中，我们创建了两个线程分别执行生产者线程函数和消费者线程函数，并等待两个线程执行完毕后退出程序。