condition_variable 用于信令和等待

Question

如果数据竞争不是问题，我可以使用 std::condition_variable 来启动（即发信号）和停止（即等待）工作线程吗？

例如：

std::atomic<bool> quit = false;
std::atomic<bool> work = false;
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;

// if work, then do computation, otherwise wait on work (or quit) to become true
// thread reads: work, quit
void thread1()
{
   while ( !quit )
   {
      // limiting the scope of the mutex
      {
         std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);

         // I want here is to wait on this lambda
         cv.wait(lck, []{ return work || quit; });
      }

      if ( work )
      {
         // work can become false again while working.
         // I want here is to complete the work
         // then wait on the next iteration.
         ComputeWork();
      }
   }
}

// work controller
// thread writes: work, quit
void thread2()
{
   if ( keyPress == '1' )
   {
      // is it OK not to use a mutex here?
      work = false;
   }
   else if ( keyPress == '2' )
   {
      // ... or here?
      work = true;
      cv.notify_all();
   }
   else if ( keyPress == ESC )
   {
      // ... or here?
      quit = true;
      cv.notify_all();
   }
}

---

更新/总结：由于 Adam 描述的“丢失唤醒”场景，不安全。 cv.wait(lck, predicate()); 可以等价写成while(!predicate()){ cv.wait(lck); }。

更容易看到问题：while(!predicate()){ /*lost wakeup can occur here*/ cv.wait(lck); }

可以通过将谓词变量的任何读/写操作放在互斥范围内来修复：

void thread2()
{
   if ( keyPress == '1' )
   {
      std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
      work = false;
   }
   else if ( keyPress == '2' )
   {
      std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
      work = true;
      cv.notify_all();
   }
   else if ( keyPress == ESC )
   {
      std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
      quit = true;
      cv.notify_all();
   }
}

Answer 1

不，不安全。等待的线程可以获取互斥体，检查谓词，看不到任何需要唤醒的东西。然后信号线程设置布尔值和信号。接下来，等待的线程在 cv 上阻塞，并且永远不会唤醒。

您必须在触发唤醒 lambda 条件和通知 cv 之间的某个时间点持有互斥锁，以避免这种情况。

“关闭”情况（关闭唤醒）我没有看过，它可能取决于究竟什么行为是可以的。如果没有正式意义上的规定，我也不会这样做。一般来说，在摆弄多线程代码时，您至少应该尝试正式的正确性证明草图，否则您的代码最多会意外工作。

如果你做不到，找一个可以为你编写代码的人。