为什么 C++20 std::condition_variable 不支持 std::stop_token？

Question

在 C++20 标准库中，std::condition_variable_any::wait() 系列支持 std::stop_token 用于通用线程取消，但 std::condition_variable 不支持。

P0660R10 Stop Token and Joining Thread, Rev 10 说：

R6 中的新功能

• 使用 condition_variable_any 而不是 consition_variable 以避免所有可能的竞争、死锁和意外的未定义行为。

我认为以下代码可以安全地模拟 condition_variable::wait() 并取消 stop_token。我错过了什么？是否存在微妙的边缘情况？

template<class Lock, class Predicate>
bool cv_wait_with_stoken(
  std::condition_variable& cv, Lock& lock, std::stop_token stoken, Predicate pred)
{
  std::stop_callback callback{ stoken, [&cv]{ cv.notify_all(); } };
  while (!stoken.stop_requested()) {
    if (pred())
      return true;
    cv.wait(lock);
  }
  return pred();
}

Answer 1

是的，有一个竞争条件。

通常对于条件变量，您必须在在修改受保护状态（通常是变量）和发出条件变量信号之间保持互斥锁一段时间。否则，您可能会错过信号。

让你的状态成为一个原子变量并不能避免这个问题。

cv 的等待代码首先检查状态。如果失败，它会原子地释放锁并等待信号。

如果您的停止标记在检查后但在等待之前设置在该间隙中，则停止标记调用通知全部，该通知全部不会被条件变量拾取。

cv.notify_all() 必须在获得该锁之前。这会打开一整罐蠕虫。

不要使用此代码，它可能会由于双重锁定或无数其他事情而严重崩溃，但理论上它看起来像：

bool cv_wait_with_stoken(
  std::condition_variable& cv,
  Lock& lock,
  std::stop_token stoken,
  Predicate pred
) {
  std::stop_callback callback{ stoken, [&cv]{
    lock.lock();
    lock.unlock();
    cv.notify_all();
  } };
  while (!stoken.stop_requested()) {
    if (pred())
      return true;
    cv.wait(lock);
  }
  return pred();
}

那里可以try_lock，我得做很多艰苦的证明工作。