条件变量的谓词

Question

我是多线程的新手。在使用条件变量在 C++11 中编写多线程代码时，我使用以下构造

while(predicate) {
    cond_var.wait(&lock);
}

但是，我一直在阅读 Deitel 关于操作系统的第三版书籍（第 6 章），其中使用了以下构造

if(predicate) {
    cond_var.wait(&lock);
}

那么，有什么区别呢？为什么这本书没有使用while？虚假呼叫不是问题吗？

Answer 1

虚假唤醒始终是一个潜在问题。例如，看看这里的答案：Do spurious wakeups actually happen?。也许 Deitel 的代码是可以帮助他们处理虚假唤醒的更大循环的一部分？或者可能只是一个错字。

无论如何，没有（好的）理由不使用您的构造，事实上wait 函数有一个变体可以为您完成它（http://en.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable/wait）。

template< class Predicate >
void wait( std::unique_lock<std::mutex>& lock, Predicate pred );

相当于：

while (!pred()) {
     wait(lock);
}

Answer 2

人们似乎只在处理虚假唤醒，但在监控程序中使用while 或if 有一个更根本的原因。 即使没有虚假唤醒，我们也必须选择其中之一，因为监视器实现可能会从许多不同的信号规则中进行选择。

下面的论文描述了这些

约翰·霍华德。 1976. 监视器中的信号。在第二届国际软件工程会议论文集（ICSE '76）中。 IEEE 计算机协会出版社，美国加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯，47-52。

关键是一个监视器一次最多可以被一个进程使用，当一个等待的进程被监视器内部的另一个进程唤醒（发出信号）时会发生冲突。问题是：哪个进程可以在监视器内继续执行？

有许多不同的学科。最初提出的一种是所谓的signal and wait，其中有信号的过程会立即继续（信号器必须等待）。使用这个纪律

if ( predicate) {
  cond_var.wait( &lock);
}

可以使用form，因为等待后谓词必须为真（前提是在发信号时为真）

另外一个规则是signal and continue，在signaling过程继续的地方，signaled被放入monitor的一个entry queue。使用这个学科需要使用

while ( predicate) {
  cond_var.wait( &lock);
}

form 因为谓词可能在信号进程有机会执行时失效，因此它必须重新测试条件。