C++ std:：atomic和std:：condition_变量wait，notify_*方法之间的差异

我在浏览“原子操作库”时发现了一个新的c++20特性，即原子的“等待”和“通知”方法。我很好奇std:：condition_变量的“wait”和“notify_”方法有什么区别。

std:atomic

wait

，

notify_all

和

notify_one

方法与条件变量的方法类似。通过使用效率更高、更轻量级的原子变量，它们允许实现以前需要条件变量的逻辑

wait

函数阻塞线程，直到修改原子对象的值。它需要一个参数来与原子对象的值进行比较。它反复执行：

• 如果值相等，它会阻塞线程，直到

  notify_one

  或

  notify_all

  通知线程，或者线程被错误地解除阻塞
• 否则，将返回

注意：

wait

仅在值已更改时保证返回，即使底层实现错误地解除阻塞也是如此

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您可以在此处找到实现：

该战略是按平台选择的：

• Linux：默认为futex（带表），回退至futex（无表）->CVs->定时回退->旋转
• Mac：默认为CVs（表），回退到定时回退->旋转
• Windows：默认为futex（无表），回退至定时回退->旋转
• CUDA：默认为定时回退，回退为旋转。（此树中未全部签入。）
• 不明平台：默认为旋转

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整个使用模式有所不同

条件变量

等待需要互斥锁。在通知之前，应使用相同的互斥锁：

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;

bool condition();
void change_condition();

...

std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
while (!condition())
{
   cv.wait(lock);
}

...

std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
change_condition();
lock.unlock();
cv.notify_one();

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差异是由实现定义的。除了界面之外，可能根本没有区别。我假设原子版本将通过一个更轻量级的方案或其他什么来实现，或者相反，它可能会执行更多的旋转，或者在开始时执行任何操作。虽然它是提案的实现，但作为C++2a特性，它是在STL实现中实现的。真正的实现可能更复杂（在Windows上设置CV后备功能也很有用），也可能更少（此实现在通知futex之前进行检查，但不是强制性的）。

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;

std::atomic<bool> condition;

...

std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
while (!condition.load())
{
   cv.wait(lock);
}

...

std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
condition.store(true);
lock.unlock();
cv.notify_one();

condition.store(true);
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
lock.unlock();
cv.notify_one();

std::atomic<bool> condition;

...

condition.wait(false);

...

condition.store(true);
condition.notify_one();