C++怎么使用latch？C++20同步原语latch使用教程

C++20引入的latch是一种单次使用的线程同步原语，主要用于协调多个线程的执行顺序，等待指定数量的线程完成对应操作后再继续执行后续逻辑。它和之前的条件变量、互斥锁组合实现的计数器同步逻辑功能类似，但接口更简洁，使用门槛更低。

latch的核心特性

latch属于一次性同步工具，初始化之后计数器只会递减不会递增，当计数器减到0时，所有等待latch的线程都会被唤醒继续执行。它不支持重置操作，也不支持递增计数器，这和后续的counting_semaphore等同步原语有明显区别。

• 单次使用：初始化后只能完成一次同步流程，不能重复使用
• 线程安全：所有操作都是线程安全的，不需要额外加锁
• 无所有权：任何线程都可以调用latch的接口，不需要持有特定所有权

latch的常用接口

latch定义在<latch>头文件中，核心接口如下：

latch使用示例

下面通过一个实际场景演示latch的使用：假设我们有5个工作线程需要完成各自的任务，主线程需要等待这5个线程全部完成任务后再继续执行后续操作。

完整代码示例

#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>
#include <latch>

// 工作线程执行的函数
void worker_task(int thread_id, std::latch& sync_latch) {
    // 模拟线程执行任务
    std::cout << "线程" << thread_id << "开始执行任务" << std::endl;
    // 模拟任务执行耗时
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    std::cout << "线程" << thread_id << "完成任务" << std::endl;
    // 任务完成后减少latch计数器
    sync_latch.count_down();
}

int main() {
    // 初始化latch，计数器设为5，对应5个工作线程
    std::latch task_latch(5);
    std::vector<std::thread> worker_threads;

    // 创建5个工作线程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        worker_threads.emplace_back(worker_task, i + 1, std::ref(task_latch));
    }

    // 主线程等待所有工作线程完成任务
    std::cout << "主线程等待所有工作线程完成任务..." << std::endl;
    task_latch.wait();
    std::cout << "所有工作线程任务完成，主线程继续执行后续逻辑" << std::endl;

    // 等待所有工作线程结束
    for (auto& t : worker_threads) {
        if (t.joinable()) {
            t.join();
        }
    }
    return 0;
}

代码逻辑说明

上述代码中首先创建了计数器为5的latch实例，然后启动5个工作线程，每个线程执行完任务后调用count_down将计数器减1。主线程调用wait方法阻塞等待，直到5个线程都完成任务，计数器减到0，主线程才会被唤醒继续执行后续逻辑。

使用注意事项

使用latch时需要注意几个问题：首先初始化的计数器值不能小于0，否则会抛出std::invalid_argument异常。其次latch是一次性使用的，计数器归零后无法重置，如果需要多次同步的场景应该选择其他同步原语。另外count_down的入参n不能大于当前剩余的计数器值，否则行为未定义。最后如果多个线程同时调用arrive_and_wait，当计数器归零时所有调用该方法的线程都会被唤醒，不需要额外处理唤醒逻辑。

适用场景总结

latch最适合的场景是等待多个线程完成初始化、等待多个并行任务全部执行完毕、多个线程准备就绪后再同时开始执行等一次性同步场景。如果涉及到可重复使用的计数器同步、或者需要获取资源数量的场景，更适合使用counting_semaphore等其他C++20同步原语。

C++20latch同步原语线程协调修改时间：2026-06-15 00:48:29