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C++双线程交替打印奇偶数（活泼版）
文章目录
- C++双线程交替打印奇偶数（活泼版）
- 1.🎮 游戏规则说明书
- 2.🔧 游戏道具准备区
- 2.1🧩 道具清单
- 3.👯♂️ 创建两个线程小伙伴
- 3.1🧑💻 线程A（奇数打印机）
- 👩💻 线程B（偶数打印机）
- 4.🔍原理解释(为什么可以这么写)
- 4.1🔒 第一关：共享数据保护（为什么用mutex？）
- 问题场景
- 解决方案：互斥锁（mutex）
- 4.2第二关：线程通信（为什么用condition_variable？）
- 问题场景
- 解决方案：条件变量+谓词判断
- 4.3🔄 第三关：执行顺序控制（为什么这样设计判断逻辑？）
- 线程A（奇数线程）的逻辑
- 线程B（偶数线程）的逻辑
- 5.💡 关键知识点泡泡
- 5.1🧠 互斥锁（mutex）
- 5.2🧠 条件变量（condition_variable）
- 5.3🧠 unique_lock
- 6.🚨 常见bug救护车
- ⚠️ 忘记notify
- ⚠️ 虚假唤醒
- ⚠️ 锁的粒度
- 7.完整代码展示
- 8.🎯 趣味扩展挑战
今天我们要玩一个超酷的"数字接龙"游戏——用两个线程交替打印奇偶数！就像两个同学轮流报数，一个说"1"，另一个马上接"2"，快跟着我一起来看看这个神奇的代码魔术吧！✨
今天需要提前铺垫的知识有：
1.线程的基本用法
2.mutex锁的玩法
3.条件变量的简单玩法
对于上述三点前置知识不太清楚的童鞋可以提前看咱们的第五大点：关键知识点泡泡！
1.🎮 游戏规则说明书
游戏目标：创建两个线程小伙伴：
-
线程A专门打印奇数（1、3、5…）
-
线程B专门打印偶数（0、2、4…）
-
它们要像打乒乓球一样轮流工作，直到数到100！
#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
using namespace std;
// 准备好我们的"游戏道具"啦！
2.🔧 游戏道具准备区
2.1🧩 道具清单
int x = 0; // 我们的"接力棒"数字
int n = 100; // 终点线数字
mutex mtx; // 互斥锁（防止抢答的小喇叭）
condition_variable cv; // 条件变量（线程的"对讲机"）
-
接力棒(x)：两个线程要传递的数字
-
小喇叭(mtx)：防止两个线程同时说话（数据竞争）
-
对讲机(cv)：让线程能互相通知"该你啦！"
3.👯♂️ 创建两个线程小伙伴
3.1🧑💻 线程A（奇数打印机）
thread t1([&, n]() {while (x < n) {unique_lock<mutex> lock(mtx); // 抓住小喇叭if (x % 2 == 0) { // 如果发现是偶数cv.wait(lock); // 放下喇叭睡觉："轮到偶数了？叫我！"}cout << "线程" << this_thread::get_id() << ":" << x << endl;x++; // 数字+1cv.notify_one(); // 喊醒线程B："该你啦！"}
});
👩💻 线程B（偶数打印机）
thread t2([&, n]() {while (x < n) {unique_lock<mutex> lock(mtx); // 抓住小喇叭if (x % 2 != 0) { // 如果发现是奇数cv.wait(lock); // 放下喇叭睡觉："轮到奇数了？叫我！"}cout << "线程" << this_thread::get_id() << ":" << x << endl;x++; // 数字+1cv.notify_one(); // 喊醒线程A："该你啦！"}
});
游戏开始啦！
t1.join(); // 等待线程A完成任务
t2.join(); // 等待线程B完成任务
🤔 超有趣的工作原理图解
初始状态：x=0（偶数）
- 线程B先工作（因为x是偶数，线程A在睡觉）
- 打印0 → x变成1 → 叫醒线程A
- 线程A被唤醒：
- 打印1 → x变成2 → 叫醒线程B
- 线程B被唤醒：
- 打印2 → x变成3 → 叫醒线程A
…（循环直到x=100）
4.🔍原理解释(为什么可以这么写)
核心问题分析
我们需要解决三个关键问题：
-
共享数据保护：两个线程同时操作
x会引发数据竞争 -
执行顺序控制：必须严格交替执行（奇-偶-奇-偶…）
-
线程通信机制：一个线程完成后要准确通知另一个线程
4.1🔒 第一关：共享数据保护（为什么用mutex？）
问题场景
-
线程A正在读取
x的值 -
同时线程B正在修改
x的值 -
→ 导致数据不一致！
解决方案：互斥锁（mutex）
unique_lock<mutex> lock(mtx); // 进入"VIP室"，独享操作权
-
比喻：就像洗手间的门锁🚪，一个人进去后会自动锁门，其他人必须等待
-
关键点：
-
使用
unique_lock而不是lock_guard（因为后面需要手动解锁） -
锁的范围要刚好覆盖共享数据的操作区域
-
4.2第二关：线程通信（为什么用condition_variable？）
问题场景
-
线程A（奇数线程）发现当前是偶数时，不能简单循环等待
-
否则会一直占用CPU资源（忙等待）
解决方案：条件变量+谓词判断
if (x % 2 == 0) { // 谓词判断cv.wait(lock); // 释放锁并等待通知
}
-
工作原理：
-
原子地释放锁并进入等待状态
-
被唤醒后自动重新获取锁
-
-
为什么不用sleep？
-
sleep是盲等，无法精确响应状态变化
-
condition_variable是精准的事件通知机制
-
4.3🔄 第三关：执行顺序控制（为什么这样设计判断逻辑？）
线程A（奇数线程）的逻辑
if (x % 2 == 0) // 发现是偶数就等待
cv.notify_one(); // 打印完奇数后叫醒偶数线程
线程B（偶数线程）的逻辑
if (x % 2 != 0) // 发现是奇数就等待
cv.notify_one(); // 打印完偶数后叫醒奇数线程
-
精妙之处：
-
每个线程只处理自己该处理的状态
-
通过数值奇偶性自然形成状态切换
-
notify相当于"传球"动作
-
5.💡 关键知识点泡泡
5.1🧠 互斥锁（mutex）
就像"只有一个人能说话的小喇叭"🎤，防止两个线程同时修改共享数据x
5.2🧠 条件变量（condition_variable）
线程们的"智能对讲机"📞：
-
wait()：“我去睡觉啦，有消息再叫我” -
notify_one()：“醒醒！该你干活啦！”
5.3🧠 unique_lock
智能锁管家，离开作用域会自动释放锁，再也不用担心忘记解锁啦！
6.🚨 常见bug救护车
⚠️ 忘记notify
如果线程执行完不叫醒对方，另一个线程会永远睡觉（死锁）💤
⚠️ 虚假唤醒
线程可能莫名其妙自己醒了，所以判断条件要用while而不是if（虽然我们这里if也够用啦）
⚠️ 锁的粒度
锁的范围太大（比如包住整个while循环）会导致性能下降哦！
7.完整代码展示
#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
#include<functional>
using namespace std;int main()
{//控制两个线程 ，实现一个线程打印奇数，一个进程打印偶数int x = 0;int n = 100;condition_variable cv;mutex mtx;thread t1([&, n](){while (x < n){unique_lock<mutex> lock(mtx);if (x % 2 == 0) //偶数就阻塞{cv.wait(lock);}cout << this_thread::get_id() << "号进程" << ":" << x << endl;x++;cv.notify_one();//唤醒一个锁}});thread t2([&, n](){while (x < n){unique_lock<mutex> lock(mtx);if (x % 2 != 0) //奇数就阻塞{cv.wait(lock);}cout << this_thread::get_id() << "号进程" << ":" << x << endl;x++;cv.notify_one();//唤醒一个锁}});t1.join();t2.join();return 0;
}
8.🎯 趣味扩展挑战
学会了咱们这个玩法之后可以尝试：
-
试试三个线程交替打印1、2、3？
-
改成打印字母A、B、C…Z怎么样？
-
添加颜色输出，让奇数和偶数显示不同颜色！🌈
看完这篇是不是觉得多线程超有趣？就像指挥两个乖巧的同学完美配合！快去试试这个代码吧～遇到问题欢迎在评论区留言，我会像notify_one()一样第一时间唤醒回复你！😊
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