C++17 STL Стандартная библиотека шаблонов

bool               finished {false};

3. Реализуем функцию-производитель. Она принимает аргумент items, который ограничивает максимальное количество создаваемых элементов. В простом цикле он будет приостанавливаться на 100 миллисекунд для каждого элемента, что симулирует некоторую вычислительную сложность. Затем заблокируем мьютекс, синхронизирующий доступ к очереди. После успешного создания и вставки элемента в очередь вызываем cv.notify_all(). Данная функция пробуждает потребителя. Далее мы увидим на стороне потребителя, как это работает.

static void producer(size_t items) {

  for (size_t i {0}; i < items; ++i) {

    this_thread::sleep_for(100ms);

    {

      lock_guard lk {mut};

      q.push(i);

    }

    cv.notify_all();

  }

4. После создания всех элементов снова блокируем мьютекс, поскольку нужно задать значение для бита finished. Затем опять вызываем метод cv.notify_all():

  {

    lock_guard lk {mut};

    finished = true;

  }

  cv.notify_all();

}

5. Теперь можем реализовать функцию потребителя. Она не принимает никаких аргументов, поскольку будет слепо перебирать все элементы до тех пор, пока очередь не опустеет. В цикле, который станет выполняться до тех пор, пока не установится значение переменной finished, функция будет блокировать мьютекс, который защищает очередь и флаг finished. В момент получения блокировки последняя вызовет функцию cv.wait, передав ей блокировку и лямбда-выражение в качестве аргументов. Лямбда-выражение — это предикат, указывающий, жив ли еще поток-производитель и есть ли значения в очереди.

static void consumer() {

  while (!finished) {

    unique_lock l {mut};

    cv.wait(l, [] { return !q.empty() || finished; });

6. Вызов cv.wait разблокирует блокировку и ждет до тех пор, пока условие, описанное предикатом, не перестанет выполняться. Затем функция снова блокирует мьютекс и перебирает все из очереди до тех пор, пока та не опустеет. Если производитель все еще жив, то она снова проитерирует по циклу. В противном случае функция завершит работу, поскольку установлен флаг finished — таким способом производитель указывает, что новых элементов больше не будет.

    while (!q.empty()) {

    cout << "Got " << q.front()

         << " from queue.\n"; q.pop();

    }

  }

}

7. В функции main запускаем поток-производитель, который создает десять элементов, а также поток-потребитель. Затем ждем их выполнения и завершаем программу.

int main()

{

  thread t1 {producer, 10};

  thread t2 {consumer};

  t1.join();

  t2.join();

  cout << "finished!\n";

}

8. Компиляция и запуск программы дадут следующий результат. При выполнении программы можно увидеть, что между появлением каждой строки проходит какое-то время (100 миллисекунд), поскольку создание элементов занимает время:

$ ./producer_consumer

Got 0 from queue.

Got 1 from queue.

Got 2 from queue.

Got 3 from queue.

Got 4 from queue.

Got 5 from queue.

Got 6 from queue.

Got 7 from queue.

Got 8 from queue.

Got 9 from queue.

finished!

Как это работает

В данном примере мы просто запустили два потока. Первый создает элементы и помещает их в очередь. Второй извлекает их из очереди. При взаимодействии с очередью один из этих потоков блокирует общий мьютекс mut, доступный им обоим. Таким образом, можно быть уверенными, что оба потока не будут взаимодействовать с состоянием очереди в одно и то же время.

Помимо очереди и мьютекса мы объявили четыре переменные, которые были включены во взаимодействие производителя/потребителя:

queue      q;

mutex              mut;

condition_variable cv;

bool               finished {false};

Переменную finished объяснить очень просто. Ее значение было установлено в true, когда производитель создал ограниченное количество элементов. Когда потребитель видит, что значение этой переменной равно true, он использует последние элементы и завершает работу. Но для чего нужна переменная condition_variable cv? Мы использовали cv в двух разных контекстах. Один из контекстов ждал наступления конкретного условия, а второй — указывал на выполнение этого условия.