线程安全队列 C++

Question

我正在尝试借助 std::mutex 和 std::condition_variable 在 C++ 中创建线程安全队列。代码

#include <iostream>
#include<thread>
#include<queue>
#include<atomic>
#include<mutex>
#include<condition_variable>

using namespace std;

template<class T>
class SafeQueue{
public:
    queue<T>qu;
    mutex mut;
    condition_variable cv;
    SafeQueue(){}
    SafeQueue(queue<T>q):qu(q){}
    void push(int val){
        unique_lock<mutex>uq(mut);
        cv.wait(uq,[&](){return qu.empty();});
        qu.push(val);
        uq.unlock();
    }
    bool isEmpty(){
//      unique_lock<mutex>uq(mut);
//      uq.unlock();
        cv.notify_all();
        return qu.empty();
    }
};
void inc(SafeQueue<int>& sq){
    for(int i=0;i<10;i++)
        continue;
    if(sq.isEmpty())
        sq.push(1);
}
void inc1(SafeQueue<int>& sq){
    for(int i=0;i<10;i++)
        continue;
    if(sq.isEmpty())
        sq.push(2);
}

int main(){
    queue<int>qu;
    SafeQueue<int> sq(qu);
    thread t1(inc,ref(sq));
    thread t2(inc1,ref(sq));
    t1.join();
    t2.join();
    cout<<sq.qu.front();
}

线程安全队列应该在最后输出1，但输出是随机的1 或2，这意味着它不是线程安全的。为什么这个特定的程序不起作用？

Answer 1

它并不意味着程序不是线程安全的。这并不意味着它定义不明确并且会崩溃。

这只是意味着您的程序逻辑不是以任何特定顺序将项目添加到队列中。

如果您希望以特定顺序添加这两个项目，请从 一个 线程推送两者。

线程安全并不意味着您的应用程序就像只有一个线程一样运行。

您的程序运行良好。

Answer 2

您的代码有几个方面存在缺陷：

• 无论何时访问共享结构，都必须由互斥体保护。你有一个互斥体，但你没有在isEmpty() 中使用它。记录该连接，这很重要，不要迷失方向。此外，对 CV 执行相同的操作，记录何时发出信号。
• 关于isEmpty()，这个功能无论如何都没用。即使队列在某个时间点不是空的，也没有什么可以阻止它在下一秒变空。
• 重新阅读unique_lock 的文档。您使用它的方式比必要的复杂。
• CV 的使用也很奇怪：通常，你用它来通知服务员有变化。您在似乎只查询某些状态的函数中无条件地发出信号。