C ++多线程中的锁和条件变量问题

Question

我正在尝试在 C++ 中实现一个简单的多线程示例（Windows 10，Visual Studio Express）。

我有计算 z = x * x 的线程 T1，其中 x 和 z 是全局变量。线程 T2 显示 z.

我想使用锁和条件变量。

由于某种原因，执行 在 T1 未被阻止时卡住 （在 cv.wait 之后，可能在 while 循环中——高 CPU 使用率）。但是当我在 main() 中的 cv.notify_one(); 之前添加一些代码（我尝试使用 cout << "x" << endl;）时，这个 不会发生。很奇怪。

预先感谢您的帮助！

这是代码。我删除了我用来杀死线程的部分，因为我没有接触到算法的那部分——问题在之前。

#include "stdafx.h" #include <iostream> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> using namespace std; mutex m; condition_variable cv; bool datax = 0, dataz = 0, zPrinted = 0; void T1(const int& x, int& z) { do { unique_lock<mutex> lk(m); cv.wait(lk, [] {return (datax); }); if (datax) { z = x * x; datax = 0; dataz = 1; lk.unlock(); while (dataz) cv.notify_one(); } } while (1); } void T2(const int& z) { do { unique_lock<mutex> lk(m); cv.wait(lk, [] {return (dataz); }); if (dataz) { cout << "z = " << z << endl; dataz = 0; zPrinted = 1; lk.unlock(); while (zPrinted) cv.notify_one(); } } while (1); } int main() { int x, z; char c; thread threadT1(T1, cref(x), ref(z)); thread threadT2(T2, cref(z)); do { unique_lock<mutex> lk(m); cout << "Enter x: "; cin >> x; datax = 1; lk.unlock(); while (datax) { cv.notify_one(); } cv.wait(lk, [] {return zPrinted; }); zPrinted = 0; cout << "Continue? (y/n): "; cin >> c; } while (c == 'y'); return 0; }

Answer 1

问题出在这里：

lk.unlock();
while (datax) {
  cv.notify_one();
}
cv.wait(lk, [] {return zPrinted; }); // <-- waiting on unlocked mutex
zPrinted = 0;

您正在等待一个解锁的互斥体，这是未定义的行为see here under notes。

Answer 2

除了上面指出的等待解锁互斥体的问题：

cv.wait(lk, [] {return zPrinted; });

您有未重新加入的线程，并且是运行无限循环。这是一个带有模组的工作版本来解决这些问题：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

using namespace std;

mutex m;
condition_variable cv;
bool datax = 0, dataz = 0, zPrinted = 0;
bool kill = 0;

void T1(const int& x, int& z)
{
    do {
        unique_lock<mutex> lk(m);
        cv.wait(lk, [] {return (datax+kill); });
        if (kill) return;
        if (datax) {
            z = x * x;
            datax = 0;
            dataz = 1;
            lk.unlock();
            while (dataz)
                cv.notify_one();
        }
    } while (1);
}

void T2(const int& z)
{
    do {
        unique_lock<mutex> lk(m);
        cv.wait(lk, [] {return (dataz+kill); });
        if (kill) return;
        if (dataz) {
            cout << "z = " << z << endl;
            dataz = 0;
            zPrinted = 1;
            lk.unlock();
            while (zPrinted)
                cv.notify_one();
        }
    } while (1);
}

int main()
{
    int x, z;
    char c;
    thread threadT1(T1, cref(x), ref(z));
    thread threadT2(T2, cref(z));
    do {
        {
        unique_lock<mutex> lk(m);
        cout << "Enter x: ";
        cin >> x;
        datax = 1;
        lk.unlock();
        while (datax) 
            cv.notify_one();
        }
        {
        unique_lock<mutex> lk(m);
        cv.wait(lk, [] {return zPrinted; });
        lk.unlock();
        }
        zPrinted = 0;
        cout << "Continue? (y/n): ";
        cin >> c;
    } while (c == 'y');
    kill = 1;
    cv.notify_all();
    threadT1.join();
    threadT2.join();
    return 0;
}

如您所见，我引入了一个新变量 "kill"，当设置为 1 时，会导致两个线程退出它们的无限循环，这样它们就可以连接起来。

C ++多线程中的锁和条件变量问题

Issue with lock and condition variable in c++ multithreading

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