Question

我是否需要同步std::condition_variable/condition_variable_any::notify_one？

据我所知，如果通知丢失是可以接受的 - 可以调用notify_one不受保护（例如通过互斥锁）。

例如，我看到了以下使用模式（抱歉，不记得在哪里）：

{
    {
        lock_guard<mutex> l(m);
        // do work
    }
    c.notify_one();
}

但是，我检查了libstdc ++来源，我看到了：

condition_variable::notify_one

void condition_variable::notify_one() noexcept
{
    int __e = __gthread_cond_signal(&_M_cond);
    // XXX not in spec
    // EINVAL
    if (__e)
        __throw_system_error(__e);
}

和condition_variable_any::notify_one：

void condition_variable_any::notify_one() noexcept
{
    lock_guard<mutex> __lock(_M_mutex);
    _M_cond.notify_one();
}

这里是condition_variable_any的布局：

class condition_variable_any
{
    condition_variable _M_cond;
    mutex _M_mutex;
    // data end

即。它只是condition_variable + mutex周围的薄包装。

所以，问题：

对notify_one或condition_variable_any的互斥锁不保护condition_variable是否可以线程安全？
为什么condition_variable_any的实现使用了额外的互斥锁？
为什么condition_variable_any::notify_one和condition_variable::notify_one的实施方式有所不同？也许condition_variable::notify_one需要手动保护，但condition_variable_any::notify_one不需要手动保护？是libstdc ++ bug吗？

Answer 1

即。它只是condition_variable + mutex周围的薄包装。

呃，没有。仅仅因为它具有这些类型的成员并不能使它成为一个薄的包装器。试着了解它的实际功能，而不仅仅是其私有成员的类型。那里有一些非常微妙的代码。

对于condition_variable_any或condition_variable，不通过互斥锁保护notify_one是否可以线程安全？

是

实际上，在锁定互斥锁的情况下调用notify_one()将导致等待线程被唤醒，尝试锁定互斥锁，发现它仍然被通知线程锁定，然后返回睡眠直到互斥锁被释放。

如果在没有锁定互斥锁的情况下调用notify_one()，则唤醒线程可以立即运行。

2为什么condition_variable_any的实现使用额外的互斥锁？

condition_variable_any可以与任何可锁定的类型一起使用，而不仅仅是std:mutex，但在libstdc ++中的内部使用condition_variable，只能使用std::mutex使用std::mutex，因此它也有一个内部condition_variable_any对象。

因此wait(mx)可以使用两个互斥锁，即用户提供的外部互斥锁和实现使用的内部互斥锁。

3为什么condition_variable_any :: notify_one和condition_variable :: notify_one的实现不同？也许condition_variable :: notify_one需要手动保护但是condition_variable_any :: notify_one不需要？它是libstdc ++ bug吗？

不，这不是错误。

该标准要求调用mx必须原子解锁condition_variable_any并睡眠。 libstdc ++使用内部互斥锁来提供原子性保证。如果其他线程即将等待{{1}}，则必须锁定内部互斥锁以避免错过通知。

Answer 2

（1）我认为，从数据竞争的角度来看，必须用互斥锁来保护发送条件变量的任何理由。显然，您可能会收到冗余通知或丢失通知，但如果这是您的程序可接受或可恢复的错误条件，我不相信标准中的任何内容会使其成为非法。当然，标准不会保护你免受竞争条件的影响;程序员有责任确保竞争条件是良性的。（当然，程序员必须不进行任何“数据竞赛”，这些竞赛在标准中非常具体地定义，但不直接应用于同步原语，或者召唤未定义的行为。）

（2）我无法回答有关标准库设施内部实施的问题。当然，供应商有责任提供能够正常工作并符合规范的库设施。此库的实现可能具有一些需要互斥以避免损坏的内部状态，或者它可能执行锁定以避免丢失或冗余通知。（仅仅因为你的程序可以容忍它们，并不意味着库的任意用户都可以，而且一般来说我希望它们不能。）这只是猜测我们用这个互斥锁保护它们。

（3）condition_variable_any适用于任何类似锁定的对象，而condition_variable专门用于处理unique_lock<mutex>。后者可能比前者更容易实现和/或更高性能，因为它具体知道它正在操作哪些类型以及它们需要什么（它们是否是微不足道的，它们是否适合高速缓存行，它们是否直接映射到特定平台的一组系统调用，它们所暗示的围栏或缓存一致性等等，而前者提供了一个通用工具，用于对锁定对象进行操作，而不会特别限制std::mutex或{{std::unique_lock<> 1}}。

我是否需要同步std :: condition_variable / condition_variable_any :: notify_one

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