std::condition_variable::wait() 如何评估给定的谓词？

Question

上下文：

在我看到的关于使用std::condition_variable::wait() 的每个示例中，包括来自cppreference.com 的示例，从来没有任何同步机制用于保护谓词评估免受数据竞争的影响。

例如：

std::mutex m;
std::condition_variable cv;
int i = 0;

void waiting_func()
{
    std::unique_lock<std::mutex> lk(m);
    cv.wait(lk, [](){return i > 0;}); // No lock/unlock around the access of the global and shared variable i.
    // ...
}

问题：

如果没有这样的同步，即使来自有信誉的来源的例子，我猜那是因为没有必要。
但我想知道为什么？ std::condition_variable::wait() 如何评估谓词使其是线程安全的？

我的想法：

我想出了两种可能：

1. ) 要么，谓词保证被原子评估（我从未读过这样的东西，因此我的问题）
2. ) 或者，当发送 notify 信号时，std::condition_variable::wait() 函数会在 评估谓词之前重新获取互斥锁。

在 2.) 点的情况下，如果修改i（并调用std::condition_variable::notify_one()）的线程在这样做之前锁定互斥锁m，则可能是安全的。

例如：

void modify_func()
{
    {
        std::scoped_lock<std::mutex> lk(m); // Acquire the mutex
        i += 1;                             // Modify i
    }                                       // Release the mutex
    cv.notify_one();
}

---

当然，还有一种可能是我的理解是完全错误的，当时我没抓住重点。

无论如何，我真的很惊讶我在文档中找不到任何关于它的详细信息。

Answer 1

您的第二种选择是正确的。如cppreference 所述，谓词重载表现为

while (!pred()) {
    wait(lock);
}

并且wait(lock) 总是在返回之前重新锁定。请参阅 C++17 标准（草案 N4659）的 [thred.condition.condvar]/12 中的 wait 后置条件和 [thread.condition.condvar]/15 中的谓词重载行为。

是的，在修改i 时必须锁定互斥锁，即使它是原子的。参见例如this question.