std::condition_variable::notify_all() - 我需要一个例子

Question

我需要一个使用 notify_all() 方法的示例。因为我无法理解它应该如何工作。

每个等待线程都以这样的代码开始：

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
condition_variable.wait(lock, [](){return SOMETHING;});

一开始，等待线程需要获取一个互斥体。因此，如果有多个等待线程，其余线程将等待锁定互斥体。那么，如果等待线程卡在锁定互斥体上并且根本不执行方法 wait()，那么使用 notify_all() 的目的是什么？这些线程将一一唤醒，而不是同时唤醒。

Answer 1

互斥锁保护condition_variable 的内部状态。在condition_variable 上调用wait 会导致互斥锁被解锁。所以在等待时，线程并不拥有互斥锁。

当wait 完成时，在对wait 的调用返回之前再次（原子地）获取互斥锁。

线程不是在互斥体上竞争，而是在条件本身上竞争。

如果您愿意，您可以在等待返回后立即解锁。例如，如果你想允许多个线程在一个条件下同步，你会这样做。您还可以使用此功能来实现信号量。

示例：

此代码以 10 个为一组处理事物。请注意，notify_all() 位于 unlock() 之后：

#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <vector>

void emit(std::string const& s)
{
    static std::mutex m;
    auto lock = std::unique_lock<std::mutex>(m);
    std::cout << s << std::endl;
}

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

void do_something(int i)
{
    using namespace std::literals;

    auto lock = std::unique_lock<std::mutex>(m);
    // mutex is now locked

    cv.wait(lock,   // until the cv is notified, the mutex is unlocked 
            [] 
            {
                // mutex has been locked here 
                return running_count < 10; 
                // if this returns false, mutex will be unlocked again, but code waits inside wait() for a notify()
            });
    // mutex is locked here
    ++running_count;
    lock.unlock();
    // we are doing work after unlocking the mutex so others can also
    // work when notified
    emit("running " + std::to_string(i));
    std::this_thread::sleep_for(500ms);
    // manipulating the condition, we must lock
    lock.lock();
    --running_count;
    lock.unlock();
    // notify once we have unlocked - this is important to avoid a pessimisation.
    cv.notify_all();
}

int main()
{
    std::vector<std::thread> ts;
    for (int i  = 0 ; i < 200 ; ++i)
    {
        ts.emplace_back([i] { do_something(i); });
    }

    for (auto& t : ts) {
        if (t.joinable()) t.join();
    }

}