C++ 中消息队列函数实例详解

C++中的消息队列（Message Queue）是一种在多线程编程中极为实用的技术，可以用于在不同线程之间传递信息和数据。C++标准库中提供了一些消息队列函数可以用于创建、发送和接收消息。本文将对消息队列函数进行详解。

创建消息队列

在C++中，可以使用std::queue类对象来创建一个消息队列。在使用std::queue之前需要使用包含的头文件。

#include <queue>
std::queue<int> message_queue;

上述代码创建了一个空的整型消息队列。

发送消息

可以使用std::queue的push函数将消息添加到队列尾部。示例如下：

message_queue.push(1);
message_queue.push(2);

上述代码向消息队列中添加了两个整型消息。

接收消息

可以使用std::queue的pop函数移除队列顶部的元素并返回元素的值。示例如下：

if (!message_queue.empty()) {
  int message = message_queue.front();
  message_queue.pop();
  std::cout << "Received message: " << message << std::endl;
}

上述代码从队列中移除和读取了第一个元素，如果队列为空，则不进行任何操作。

示例一

下面的示例演示如何使用消息队列在多线程之间传递和处理数据。假设有两个线程，一个线程从标准输入读取数据并将其发送到消息队列中，另一个线程则从消息队列中接收这些数据并把它们打印出来。代码实现如下：

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

const int kMaxMessageCount = 10;
std::queue<int> message_queue;
std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;

void Producer() {
  for (int i = 0; i < kMaxMessageCount; ++i) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
    int message;
    std::cout << "Enter a message: ";
    std::cin >> message;
    message_queue.push(message);
    cv.notify_one();
  }
}

void Consumer() {
  for (int i = 0; i < kMaxMessageCount; ++i) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
    cv.wait(lock, [](){ return !message_queue.empty(); });
    int message = message_queue.front();
    message_queue.pop();
    std::cout << "Received message: " << message << std::endl;
  }
}

int main() {
  std::thread producer_thread(Producer);
  std::thread consumer_thread(Consumer);
  producer_thread.join();
  consumer_thread.join();
}

在上述示例中，生产者（Producer）线程从标准输入中读取数据，将数据添加到消息队列中，并通知一个等待中的线程数据已经到达。消费者（Consumer）线程等待生产者线程通知，并且在消息队列中有新的数据时将其取出并打印。该程序使用std::mutex和std::condition_variable来同步两个线程。

示例二

下面的示例演示了如何使用lambda表达式实现一个线程间的数据传递。代码实现如下：

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

std::queue<int> message_queue;
std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;

void Producer() {
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
    int message = i + 1;
    message_queue.push(message);
    cv.notify_one();
  }
}

void Consumer() {
  for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
    cv.wait(lock, [](){ return !message_queue.empty(); });
    int message = message_queue.front();
    message_queue.pop();
    std::cout << "Received message: " << message << std::endl;
  }
}

int main() {
  std::thread producer_thread(Producer);
  std::thread consumer_thread(Consumer);
  producer_thread.join();
  consumer_thread.join();
}

在上述示例中，生产者（Producer）线程向消息队列中添加5个数据，消费者（Consumer）线程等待生产者线程通知，并且在消息队列中有新的数据时将其取出并打印。该程序使用std::mutex和std::condition_variable来同步两个线程，并使用lambda表达式定义了消费者线程的等待条件。