无限等待条件变量

Question

简化的目标是强制在3个不同的线程中一个一个调用3个成员函数（线程A调用F::first，线程BF::second，线程CF::third）。

为了实现线程的执行顺序，我使用了 1 个条件变量和 2 个布尔值来指示第一个和第二个线程是否完成了它们的工作。

代码中：

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool firstPrinted = false;
bool secondPrinted = false;

class F {
public:    
    void first(std::function<void()> printFirst) {
        std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
        std::cout << "first\n";
        printFirst();
        firstPrinted = true;
        cv.notify_one();
    }

    void second(std::function<void()> printSecond) {
        std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
        std::cout << "second\n";
        cv.wait(lck, []() { return firstPrinted; });
        printSecond();
        secondPrinted = true;
        cv.notify_one();
    }

    void third(std::function<void()> printThird) {
        std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
        std::cout << "third\n";
        cv.wait(lck, []() { return secondPrinted; });
        printThird();
    }
};

auto first = []() {
    std::cout << "1";
};
auto second = []() {
    std::cout << "2";
};
auto third = []() {
    std::cout << "3";
};
F f;
std::thread A(&F::first,  &f, first);
std::thread B(&F::second, &f, second);
std::thread C(&F::third,  &f, third);
A.join(); B.join(); C.join();

现在让我们考虑一下这种情况：

线程A不先启动——无论第一个启动线程是B还是C，它们都阻塞（等待）直到得到通知（B阻塞直到A通知，C阻塞直到B通知）

当第一个启动线程是 C 时出现无限等待（或者可能是死锁！？），它总是产生以下输出：

third
second
first
...and stalling here

理论上，这不应该发生，因为在线程 C 中调用 cv.wait 会解锁允许线程 B 进入运行的互斥量，而后者又会等待（因为条件未变为真），因此它解锁锁定的互斥锁，并允许线程 A 首先启动，最终应该进入临界区并通知 B。

导致程序卡顿的调用路径是什么？
我错过了什么细微差别？

以上思路如有错误请指正

Answer 1

std::condition_variable::notify_one() 将唤醒等待 condition_variable 的一个线程。如果有多个线程在等待，则会选择一个。它会醒来，重新获取锁检查它的谓词。如果该谓词仍然是 false，它将 return 进入等待状态并且通知实际上丢失了。

这就是线程运行 first 最后执行时发生的情况。当它到达 notify_one 时，将有两个线程等待 condition_variable。如果它通知线程运行 third，它的谓词仍将是 return false。该线程将唤醒，它的谓词测试失败并且 return 等待。您的进程现在没有运行个线程并且被冻结。

解决方法是使用std::condition_variable::notify_all()。此函数唤醒所有等待线程，这些线程将一次一个地重新锁定 mutex 并检查它们自己的谓词。

无限等待条件变量

Infinite waiting on condition variable

c++

multithreading

deadlock

condition-variable