并发处理 std::stack 的正确方法

Question

这可能是多线程编程方面的一个基本问题，但我真的想在没有任何并发数据结构的情况下实现以下目标。考虑代码：

class A
{
    std::stack<int> s;
public:
    A()
    {
        s.push(7); s.push(6); s.push(5); s.push(4); s.push(3); s.push(2); s.push(1);
    }
    void process(int tid)
    {
        while (!s.empty())
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lck(m);
            std::cout << tid << " --> " << s.top() << '\n';
            cv.wait(lck);
            s.pop();
            cv.notify_all();
            lck.unlock();
        }
    }
    std::mutex m;
    std::condition_variable cv;
};

int main()
{   
    A a;
    std::thread t1(&A::process, &a, 1);
    std::thread t2(&A::process, &a, 2);    
    t1.join();
    t2.join();
}

我希望每个线程都打印堆栈顶部并将其弹出，以便输出如下所示：

1 --> 1
2 --> 2
1 --> 3
2 --> 4
...

因此只有 1 个线程应该进入 while 主体并只执行一次迭代。

但它总是输出：

1 --> 1
2 --> 1

然后无限等待

我该怎么做？

当前的解决方案有什么问题？

Answer 1

永远不要在不测试虚假唤醒的情况下对条件变量执行 wait。最简单的方法是使用 lambda 版本。

condition_variable不是信号量，它们比信号量低。

class A
{
public:
  A()
  {
    s.push(7); s.push(6); s.push(5); s.push(4); s.push(3); s.push(2); s.push(1);
  }
  void process(int tid)
  {
    while (true)
    {
      std::unique_lock<std::mutex> lck(m);
      cv.wait(lck, [&]{ return std::this_thread::get_id() != last || s.empty(); });
      // must only read within lock:
      if (s.empty()) {
        last = std::thread::id{}; // thread ids can be reused
        break;
      }
      last = std::this_thread::get_id();
      std::cout << tid << " --> " << s.top() << '\n';
      s.pop();
      cv.notify_one();
    }
  }
  std::mutex m;
  std::condition_variable cv;
  std::thread::id last{};
  std::stack<int> s;
};

并发处理 std::stack 的正确方法

Right way to concurrently process std::stack

c++

multithreading

thread-synchronization

c++11