一般来说，处理虚假唤醒的正确方法是什么？

Question

在下面的选项中，有没有正确的方法来处理使用条件变量时的虚假唤醒？

1) 使用布尔值

将 wait(unique_lock_ul) 放入无限 while 循环

unique_lock<mutex> ul(m); 
while(!full)
  cv.wait(ul);

2) 同 if

unique_lock<mutex> ul(m); 
if(!full)
  cv.wait(ul);

3) 在 wait() 中放置一个条件，例如使用 lambda 函数

unique_lock<mutex> ul(m); 
cv.wait(ul, [&](){return !full;});

如果 none 是正确的，如何轻松处理虚假唤醒？

我对 C++ 中的条件变量相当陌生，我不确定我阅读的某些代码是否处理虚假唤醒的情况。

Answer 1

简短的回答是，您的代码可能正确也可能错误；您没有确切说明 full 是如何被操纵的。

C++ 代码的个别位永远不是线程安全的。线程安全是关系属性的代码；如果两位代码永远不会导致竞争条件，那么它们可以是线程安全的。

但是一点代码永远都不是线程安全的；说某物是线程安全的就像说某物是“相同高度”一样。

“monkey see monkey do”条件变量模式是这样的：

template<class T>
class cv_bundle {
  std::mutex m;
  T payload;
  std::condition_variable cv;
public:
  explicit cv_bundle( T in ):payload(std::move(in)) {}

  template<class Test, class Extract>
  auto wait( Test&& test, Extract&& extract ) {
    std::unique_lock<std::mutex> l(m);
    cv.wait( l, [&]{ return test(payload); } );
    return extract(payload);
  }
  template<class Setter>
  void load( Setter&& setter, bool only_one = true ) {
    std::unique_lock<std::mutex> l(m);
    bool is_set = setter( payload );

    if (!is_set) return; // nothing to notify
    if (only_one)
      cv.notify_one();
    else
      cv.notify_all();
  }
};

test 需要一个 T& payload 并且 return 如果有东西要消耗（即唤醒不是虚假的）则为真。

extract 接受 T& payload 和 return 任何你想从中得到的信息。它通常应该重置有效负载。

setter 以 test 将 return true 的方式修改 T& payload。如果这样做，它 returns true。如果它选择不这样做，它 returns false.

所有 3 个都在互斥锁定访问 T payload 中调用。

现在，您可以生成变体，但很难做到正确。例如，不要假设原子负载意味着您不必锁定互斥量。

虽然我将这 3 个东西捆绑在一起，但您可以将单个互斥锁用于一堆条件变量，或者将互斥锁用于不仅仅是条件变量。有效载荷可以是一个布尔值、一个计数器、一个数据向量，或者更奇怪的东西；通常，它必须始终受到互斥锁的保护。如果它是原子的，在被修改的值和通知之间的开放时间间隔中的某个时间点，互斥体必须被锁定，否则你有丢失通知的风险。

手动循环控制而不是传入lambda是一个修改，但是描述什么样的手动循环是合法的，哪些是竞争条件是一个复杂的问题。

实际上，除非我有非常充分的理由，否则我避免离开这种猴子看猴子做的“货物崇拜”风格的条件变量使用。然后我被迫阅读 C++ 内存和线程模型，这让我很不高兴，这意味着我的代码很可能不正确。

请注意，如果传入的任何 lambda 表达式返回并回调 cv_bundle，我显示的代码将不再有效。

Answer 2

1 或 3 种方法都可以处理虚假唤醒（假设 full 修改受同一个互斥体保护）除了谓词条件错误，它应该是：

unique_lock<mutex> ul(m); 
cv.wait(ul, [&](){return full;});

使此代码等于变体 1。

变体 2 并不好，因为不会重新检查虚假唤醒等待条件，这与其他 2 种情况不同。

一般来说，处理虚假唤醒的正确方法是什么？

What's the correct way to deal with spurious wakeups, in general?

c++

condition-variable

c++11

spurious-wakeup