在条件变量中使用谓词的正确方法

Question

我想知道是否需要在锁定的互斥锁范围内重置谓词布尔变量。现在，我有一个带有 lambda 函数作为谓词参数的 std::unique_lock - lambda 函数返回一个布尔标志。这是否意味着我需要在锁定保护范围内将布尔标志设置回 false？

如果我不重置布尔标志，它似乎工作得更快，但我不确定这是否是解决此问题的安全方法。

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

std::condition_variable _conditional;
bool processed = false;
std::mutex _mutex;

void Worker() {
    while (true) {
        //Doing other things ..
        //
        {
            //mutating shared data
            std::unique_lock<std::mutex> _lock(_mutex);
            _conditional.wait(_lock, [] { return processed; });
            processed = false? //do I set this boolean back to false or just leave as is?
            data++;
        }
    }
}

void Reader() {
   //just prints out the changed data
    while (true) {
        std::cout << data << std::endl;
        processed = true;
        _conditional.notify_one();
    }

}

int main(){

   std::thread t1(Worked);
   std::thread t2(Reader);

   t1.join();
   t2.join();

}

Answer 1

首先，Reader 永远不会获取锁以将其对共享数据（在本例中为 processed 布尔值和 data 变量，无论它是什么）的访问与Worker 同步。因此，Reader 可以修改 processed，而 Worker 正在读取它，Reader 可以从 data 读取，而 Worker 正在写入它；这些都是竞争条件。它们可以通过让Reader 在修改processed 或从data 读取之前锁定互斥锁来修复。此答案的其余部分假定已进行此更正。

其次，processed 是否应该重置为 false 取决于您希望应用程序做什么，因此有必要了解后果。

如果它永远不会重置为 false，那么 Worker 将永远不会再等待条件变量（尽管它会不断重新获取互斥锁并检查 processed 的值，尽管它是 保证在第一次等待终止后为真），并且它将简单地继续递增data。即使您像我提到的那样正确同步了对共享数据的访问，这仍然可能无法达到您想要的效果。 Worker 很有可能在Reader 之前连续多次获取互斥锁，因此data 可以在打印之间多次递增，和 data 可以在增量之间打印多次（在这种情况下，没有打印和增量的顺序保证）

如果在 Worker 内每次等待后将 processed 重置为 false，那么您可以保证在每次增量之间至少打印一次 data，因为它在Reader 通知它之前将无法增加data（这需要至少先打印一次）。但是，它可能仍会在每次增量之间打印多次，因为仍然没有机制强制 Reader 等待 Worker。

如果您提供另一种机制，允许Reader 也等待Worker，那么理论上您可以保证每次打印在每个增量（交替）之间只发生一次。但是一旦你走到这一步，整个过程是串行运行的，所以再使用多线程真的没有意义了。

请注意，这些方法中的每一种都具有完全不同的语义。您应该选择哪一种取决于您希望应用程序做什么。