生产者 - 消费者（Producer-Consumer），也叫有限缓冲（Bounded-Buffer），是多线程同步的经典问题之一

头文件

#include
#include
#include
#include
#include


有限缓冲类

class BoundedBuffer {
public:
BoundedBuffer(const BoundedBuffer& rhs) = delete;
BoundedBuffer& operator=(const BoundedBuffer& rhs) = delete;
BoundedBuffer(std::size_t size)
: begin_(0), end_(0), buffered_(0), circular_buffer_(size) {
}
void Produce(int n) {
{
std::unique_lock lock(mutex_);
// 等待缓冲不为满。
not_full_cv_.wait(lock, [=] { return buffered_ // 插入新的元素，更新下标。
circular_buffer_[end_] = n;
end_ = (end_ + 1) % circular_buffer_.size();
++buffered_;
} // 通知前，自动解锁。
// 通知消费者。
not_empty_cv_.notify_one();
}
int Consume() {
std::unique_lock lock(mutex_);
// 等待缓冲不为空。
not_empty_cv_.wait(lock, [=] { return buffered_ > 0; });
// 移除一个元素。
int n = circular_buffer_[begin_];
begin_ = (begin_ + 1) % circular_buffer_.size();
--buffered_;
// 通知前，手动解锁。
lock.unlock();
// 通知生产者。
not_full_cv_.notify_one();
return n;
}
private:
std::size_t begin_;
std::size_t end_;
std::size_t buffered_;
std::vector circular_buffer_;
std::condition_variable not_full_cv_;
std::condition_variable not_empty_cv_;
std::mutex mutex_;
};


生产者与消费者线程共享的缓冲。g_io_mutex 是用来同步输出的。

BoundedBuffer g_buffer(2);
boost::mutex g_io_mutex;


生产者

生产 100000 个元素，每 10000 个打印一次。

void Producer() {
int n = 0;
while (n <100000) {
g_buffer.Produce(n);
if ((n % 10000) == 0) {
std::unique_lock lock(g_io_mutex);
std::cout <<"Produce: " < }
++n;
}
g_buffer.Produce(-1);
}


消费者

每消费到 10000 的倍数，打印一次。

void Consumer() {
std::thread::id thread_id = std::this_thread::get_id();
int n = 0;
do {
n = g_buffer.Consume();
if ((n % 10000) == 0) {
std::unique_lock lock(g_io_mutex);
std::cout <<"Consume: " < }
} while (n != -1); // -1 表示缓冲已达末尾。
// 往缓冲里再放一个 -1，这样其他消费者才能结束。
g_buffer.Produce(-1);
}


主线程

int main() {
std::vector threads;
threads.push_back(std::thread(&Producer));
threads.push_back(std::thread(&Consumer));
threads.push_back(std::thread(&Consumer));
threads.push_back(std::thread(&Consumer));
for (auto& t : threads) {
t.join();
}
return 0;
}