C++线程安全队列

在 C++ 中，多线程队列（queue）的实现通常需要考虑线程安全问题，特别是在多个线程需要同时对队列进行操作时。C++ 标准库中的 std::queue 并不是线程安全的，因此我们需要引入额外的机制来确保线程安全。常用的方法是使用互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）。

下面是一个使用 std::queue 实现线程安全队列的示例：

#include <iostream>
#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>template <typename T>
class ThreadSafeQueue {
private:std::queue<T> queue;std::mutex mtx;std::condition_variable cv;public:void push(T value) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);queue.push(value);cv.notify_one(); // 通知一个等待线程}T pop() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, [this]() { return !queue.empty(); }); // 等待队列非空T value = queue.front();queue.pop();return value;}bool empty() {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);return queue.empty();}
};void producer(ThreadSafeQueue<int>& tsq) {for (int i = 0; i < 10; ++i) {std::cout << "Producing: " << i << std::endl;tsq.push(i);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));}
}void consumer(ThreadSafeQueue<int>& tsq) {for (int i = 0; i < 10; ++i) {int value = tsq.pop();std::cout << "Consuming: " << value << std::endl;}
}int main() {ThreadSafeQueue<int> tsq;std::thread prod_thread(producer, std::ref(tsq));std::thread cons_thread(consumer, std::ref(tsq));prod_thread.join();cons_thread.join();return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个模板类 ThreadSafeQueue，它使用 std::queue 作为基础容器，并通过 std::mutex 和 std::condition_variable 实现了线程安全的 push 和 pop 操作。

• push 方法向队列中添加元素，并通知一个等待的线程。
• pop 方法从队列中取出元素，如果队列为空，则等待直到有元素被添加进来。
• empty 方法检查队列是否为空。

在 main 函数中，我们创建了两个线程：一个生产者线程（producer），它负责向队列中添加元素；一个消费者线程（consumer），它负责从队列中取出元素。通过互斥锁和条件变量，我们确保了这些操作的线程安全性。