c++中使用互斥锁mutex和条件变量实现同步

在C++中，条件变量（std::condition_variable）本身并不支持直接的超时功能。通常情况下，我们会结合 std::chrono 中的时间点或持续时间来实现等待超时的效果。下面是一个示例，演示如何使用条件变量等待一段时间，并在超时时继续执行其他逻辑：

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

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool data_ready = false;

void worker_thread() {
    // 模拟耗时的任务
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    
    // 获取互斥锁
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    // 修改共享条件
    data_ready = true;
    std::cout << "Worker thread signals data ready\n";
    // 通知条件变量
    cv.notify_one();
}

int main() {
    // 创建工作线程
    std::thread worker(worker_thread);
    
    // 等待数据准备好，但最多等待1秒钟
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
        if (cv.wait_for(lck, std::chrono::seconds(1), []{ return data_ready; })) {
            std::cout << "Main thread detects data ready\n";
        } else {
            std::cout << "Timeout: Main thread continues without data\n";
        }
    }
    
    // 等待工作线程结束
    worker.join();
    
    return 0;
}

解释

1. cv.wait_for(lck, duration, pred)：这是 std::condition_variable 的成员函数，允许线程等待一段时间或者直到满足特定条件。它的第二个参数是一个 std::chrono::duration 类型的对象，表示等待的时间段。在示例中，我们使用 std::chrono::seconds(1) 表示等待1秒钟。

2. 超时处理：如果等待超时（即工作线程在1秒内没有通知条件变量），cv.wait_for 将返回 false，此时 main 线程可以根据需要继续执行其他逻辑，例如打印超时消息。

3. 工作线程通知：在 worker_thread 中，通过设置 data_ready = true; 和调用 cv.notify_one(); 来通知 main 线程数据已准备好。