std::condition_variable::notify_all() - 我需要一个例子

Posted 2023-02-16

【中文标题】std::condition_variable::notify_all() - 我需要一个例子

【英文标题】：std::condition_variable::notify_all() - I need an example

【发布时间】：2017-05-03 12:06:53

【问题描述】：

我需要一个使用 notify_all() 方法的示例。因为我无法理解它应该如何工作。

每个等待线程都以这样的代码开始：

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
condition_variable.wait(lock, []()return SOMETHING;);

一开始，等待线程需要获取一个互斥体。因此，如果有多个等待线程，其余线程将等待锁定互斥体。那么，如果等待线程卡在锁定互斥体上并且根本不执行方法 wait()，那么使用 notify_all() 的目的是什么？这些线程将一一唤醒，而不是同时唤醒。

【问题讨论】：

让我引导您到一个很好的参考/示例网站：en.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable

它不能解决我的问题。对不起。

【参考方案1】：

互斥锁保护condition_variable 的内部状态。在condition_variable 上调用wait 会导致互斥锁被解锁。所以在等待时，线程并不拥有互斥锁。

当wait 完成时，在对wait 的调用返回之前再次（原子地）获取互斥锁。

线程不是在互斥体上竞争，而是在条件本身上竞争。

如果您愿意，您可以在等待返回后立即解锁。例如，如果你想允许多个线程在一个条件下同步，你会这样做。您还可以使用此功能来实现信号量。

示例：

此代码以 10 个为一组处理事物。请注意，notify_all() 位于 unlock() 之后：

#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <vector>

void emit(std::string const& s)

    static std::mutex m;
    auto lock = std::unique_lock<std::mutex>(m);
    std::cout << s << std::endl;


std::mutex m;
std::condition_variable cv;
int running_count = 0;

void do_something(int i)

    using namespace std::literals;

    auto lock = std::unique_lock<std::mutex>(m);
    // mutex is now locked

    cv.wait(lock,   // until the cv is notified, the mutex is unlocked 
            [] 
            
                // mutex has been locked here 
                return running_count < 10; 
                // if this returns false, mutex will be unlocked again, but code waits inside wait() for a notify()
            );
    // mutex is locked here
    ++running_count;
    lock.unlock();
    // we are doing work after unlocking the mutex so others can also
    // work when notified
    emit("running " + std::to_string(i));
    std::this_thread::sleep_for(500ms);
    // manipulating the condition, we must lock
    lock.lock();
    --running_count;
    lock.unlock();
    // notify once we have unlocked - this is important to avoid a pessimisation.
    cv.notify_all();


int main()

    std::vector<std::thread> ts;
    for (int i  = 0 ; i < 200 ; ++i)
    
        ts.emplace_back([i]  do_something(i); );
    

    for (auto& t : ts) 
        if (t.joinable()) t.join();
    

【讨论】：

你的意思是wait()方法解锁互斥锁吗？

@AkasataAkasata wait 同时解锁互斥锁并在条件变量上进入等待状态。当通知条件变量时，所有等待者重新获取锁以测试条件。我将注释代码。

所以如果他们按顺序重新获取锁，notify_all() 也会按顺序唤醒他们，对吧？

@RichardHodges，在任何给定时间，只有一个线程可以持有lock，并且cv.wait() 不可能在线程持有锁之前返回。所以，是的，它同时唤醒它们，但“唤醒”仅意味着线程从条件变量的队列移动到互斥队列。他们不会同时获得锁并从wait()返回。

@jameslarge 同意。我认为我们需要比几行更长的时间来详细解释它。我认为，如果 Akasata 做一些背景阅读会更好。