C++多线程学习（九、不安全的队列测试，简单封装线程安全队列）

不安全的队列测试

下方是一个简单的程序，但是不安全：

由于代码中的线程t是在后台运行的，所以无法确定线程t是否已经完成了对myQ队列的操作，因此在主线程中处理myQ队列时，可能会出现竞争条件或者数据不一致的情况，导致输出的结果不确定。

#include<iostream>
#include<thread>
#include<queue>
using namespace std;
void InsertData(queue<int>& data, int num)
{
    data.push(num);
}
void test()
{
    queue<int> myQ;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        thread t(InsertData,ref(myQ), ref(i));
        //t.join();用join是没毛病的
        t.detach();//但是驻留后台，就不一定会稳定，线程会不安全
    }
    this_thread::sleep_for(3s);
    while (!myQ.empty())
    {
        cout << myQ.front() << endl;
        myQ.pop();
    }
}

int main()
{
    test();

    return 0;
}

简单封装一个线程安全队列

#include <iostream>
#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
using namespace std;
template<class T>
class Thread_Safe_Queue
{
public:
    Thread_Safe_Queue() {};//构造函数
    Thread_Safe_Queue(Thread_Safe_Queue const& other) //拷贝函数
    {
        lock_guard<mutex> CopyLock(other.mut);//自动加锁
        DataQueue = other.DataQueue;
    };
    void PushData(T NewData)//入数据
    {
        lock_guard<mutex> CopyLock(mut);//自动加锁
        DataQueue.push(NewData);
        DataCond.notify_one();//数据存储完毕后，随机唤醒另一个准备完毕的线程
    }
    //等待数据插入结束后在执行数据的出队过程
    void WaitPop(T& OldData)
    {
        unique_lock<mutex> CopyLock(mut);//手动加锁
        DataCond.wait(CopyLock, [this] { return !DataQueue.empty() || DataReady; });//等到数据不为空或者有新数据到来的时候，再进行出队的过程
        if (!DataQueue.empty())
        {
            OldData = DataQueue.front();
            DataQueue.pop();
        }
        DataReady = false; // 重置标志
    }
    shared_ptr<T> WaitPop()//重载一下
    {
        unique_lock<mutex> CopyLock(mut);//手动加锁
        DataCond.wait(CopyLock, [this] { return !DataQueue.empty() || DataReady; });//等到数据不为空或者有新数据到来的时候，再进行出队的过程
        if (!DataQueue.empty())
        {
            shared_ptr<T> res(make_shared<T>(DataQueue.front()));
            DataQueue.pop();
            DataReady = false; // 重置标志
            return res;
        }
        return nullptr; // 返回nullptr表示没有数据可取
    }
    bool empty() const //判断是否为空
    {
        lock_guard<mutex> lk(mut);//加锁
        return DataQueue.empty();
    }
protected:
    mutable mutex mut;//互斥锁，用于保护队列DataQueue的访问
    queue<T> DataQueue;//数据队列
    condition_variable DataCond;//用于线程之间的同步,等待某个条件的发生
    bool DataReady = false; // 标记是否有新数据到来
};

//测试函数
void testInsert(Thread_Safe_Queue<int>& data, int num)
{
    data.PushData(num);
}

void ThreadSafeTest()
{
    Thread_Safe_Queue<int> myQ;
    for (int i = 0; i < 1500; i++)
    {
        thread t(testInsert, ref(myQ), ref(i));
        t.detach();
    }
    //this_thread::sleep_for(1s);
    int num = 0;
    while (true)
    {
        auto res = myQ.WaitPop();
        if (res == nullptr)
            break;
        cout << *res << "\n";
    }
}

int main()
{
    ThreadSafeTest();
    return 0;
}