C++ 使用C++；具有原子谓词但没有互斥体的条件变量

我有两条线。一个线程充当计时器线程，它需要定期向另一个线程发送通知。我打算使用C++条件变量。（有一篇关于如何使用C++条件变量及其陷阱和陷阱的好文章）

我有以下限制/条件：-

通知线程不需要锁定到互斥锁

通知（或接收方）线程执行一些有用的部分，但没有关键部分

当且仅当接收方线程正在做有用的工作时，才允许它错过通知

不应该有虚假的唤醒

使用上面的链接作为指导，我整理了以下代码

// conditionVariableAtomic.cpp

#include <atomic>
#include <condition_variable>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <iostream>       // std::cout, std::endl
#include <thread>         // std::this_thread::sleep_for
#include <chrono>         // std::chrono::seconds


std::mutex mutex_;
std::condition_variable condVar;

std::atomic<bool> dataReady{false};

void waitingForWork(){
    int i = 0;
    while (i++ < 10)
    {
        std::cout << "Waiting " << std::endl;
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lck(mutex_);
            condVar.wait(lck, []{ return dataReady.load(); });   // (1)
            dataReady = false;
        }
        std::cout << "Running " << std::endl;
        // Do useful work but no critical section.
    }
}

void setDataReady(){
    int i = 0;
    while (i++ < 10)
    {
        std::this_thread::sleep_for (std::chrono::seconds(1));
        dataReady = true;
        std::cout << "Data prepared" << std::endl;
        condVar.notify_one();
    }
}

int main(){
    
  std::cout << std::endl;

  std::thread t1(waitingForWork);
  std::thread t2(setDataReady);

  t1.join();
  t2.join();
  
  std::cout << std::endl;
  
}

在作用域块内，也称为

{..}

，以便在等待条件结束时立即解锁互斥锁（接收器然后执行一些有用的工作，但由于没有关键部分，因此不需要在整个while循环中保持互斥锁）。在这种情况下，这种有限的范围界定还会有后果/副作用吗？或者在整个while循环中是否需要锁定

唯一锁定

---

您的代码具有竞争条件。在检查

wait

谓词中的

dataReady

值和实际启动等待之间，另一个线程可以设置

dataReady

并调用

notify\u one

。在您的示例中，这并不重要，因为您只会错过一个通知，然后在下一个通知后醒来

另一个争用条件是，您可以在一个线程中将

dataReady

设置为

true

，在另一个线程中将

dataReady

设置为

false

，然后在第一个线程中调用

notify\u one

，这同样会导致等待阻塞的时间超过您的预期时间

设置

dataReady

并使用条件变量避免这些争用时，应在两个线程中保持互斥锁

---

您可以通过使用原子计数器而不是布尔值来避免第二个争用条件，在一个线程上递增，然后在另一个线程上递减，并在谓词中检查它是否为非零。

假设我只想避免第二个争用条件，并按照您的建议使用原子计数器。我还需要在通知线程中保持互斥吗？如果不是，那么我们如何避免这种竞争条件-一个线程将此计数器从0增加到1，另一个线程将其减回到0，然后第一个线程调用notify_one。这是否会导致等待阻塞时间延长（如果我们使用的是布尔值）？取决于您如何实现它，如果您将计数器递减的次数与递增的次数相同（即，当一项数据准备就绪时递增，处理该项时递减）那么，当仍然有数据准备就绪时，等待的线程将永远不能减少到

0

。谢谢Alan，我明白你的意思。我也在仔细考虑这一点——你提到的第二个比赛条件会在接收者落后并且有通知排队时发生。如果接收者任务在不到一秒钟的时间内完成其工作，则不可能出现这种竞争情况。如果我错了，请纠正我。这两种情况都不太可能发生，但如果你长时间运行你的程序，即使是不太可能的事件最终也会发生enough@PiK使用

condition\u变量

时，您必须始终使用互斥锁以避免丢失通知（但请注意，在notify调用过程中通常不需要保持互斥体）。如果要完全避免锁定，则必须等待C++20中引入的atomic_wait/atomic_notify：

std::unique_lock<std::mutex> lck(mutex_);
condVar.wait(lck, []{ return dataReady.load(); });   // (1)
dataReady = false;