std::C++ 在非空队列中异步读写会导致竞争条件吗？答案

【问题标题】：std::C++ Can reading and writing asynchronously in non empty queue lead to race condition?std::C++ 在非空队列中异步读写会导致竞争条件吗？
【发布时间】：2020-11-25 01:31:17
【问题描述】：

我将std::queue 用于发布-订阅类型系统。

主线程将一些数据推入队列并继续（这里没有互斥锁）

// no need to acquire any lock as only the main thread inserts in the queue
queue.push(dataToLog);    
// notify the consumer thread waiting on this new available data
conditionalVariable.notify_one();

设置条件变量时工作线程拉取数据

std::unique_lock<std::mutex> locker(queueMutex);
    
// put the thread to sleep till the thread is not notified in the producer code and queue is empty
conditionalVariable.wait(locker, []() {return !queue.empty();});
    
// get the data once it is available
const data * latestData = queue.front();
queue.pop();
locker.unlock();

我的问题是，考虑到在将数据放入队列时没有锁这一事实，这种线程安全编码是否安全。请注意，有一个检查 conditionalVariable.wait(locker, []() {return !queue.empty();}); 以确保当队列为空时消费者不会弹出任何内容。但是可能会出现主线程写，工作线程同时拉出的情况。这是否被视为竞争条件？我的困惑源于这样一个事实，即使队列是主线程和工作线程之间的共享变量，但它们访问的实际数据，即队列的前面和后面实际上并没有共享。

我应该在将数据放入队列的同时放置锁吗？

只有一个线程写入队列，并且只有一个线程（不同于写入的线程）从队列中读取。

【问题讨论】：

这与队列无关，与条件变量的工作方式有关。你总是获得一个修改锁。

标签： c++ multithreading mutex producer-consumer

【解决方案1】：

是的，尝试同时执行 push 和 pop 似乎是一种竞争条件。

不管队列的前面和后面是否实际共享，（取决于他们选择如何实现它）队列可能很容易有一些内部变量被push 和pop，因此同时执行它们会导致问题。

标准中的确切措辞是：

如果程序的执行包含两个潜在的并发冲突操作，则程序的执行包含数据竞争，其中至少一个不是原子的，并且两者都不会在另一个之前发生，除了下面描述的信号处理程序的特殊情况。任何此类数据竞争都会导致未定义的行为。

除非您能找到可以说push 和pop 都是原子的（我没有看到），否则您正在执行两个潜在的并发冲突操作，这两个操作都不是原子的。因此，您似乎有未定义的行为。

【讨论】：