std::condition_variable 可预测的虚假唤醒？答案

【问题标题】：std::condition_variable predictable spurious wake-ups?std::condition_variable 可预测的虚假唤醒？
【发布时间】：2021-01-02 16:38:15
【问题描述】：

我遇到了这种有趣的虚假唤醒行为。考虑这个简单的演示代码：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <condition_variable>
#include <mutex>

using namespace std;  // I know
using namespace std::chrono;
using namespace std::chrono_literals;

mutex mtx; // used for cv and synchronized access to counter
condition_variable cv;
int counter = 0; // (1)
bool keep_running = true; // flag for signaling an exit condition

int main()
{
    // thread that decrements counter every time it is woken up and the counter is > 0
    thread t([&] {
        while (keep_running)
        {
            unique_lock<mutex> lock(mtx);

            cv.wait(lock, [&] {
                cout << "Woken up" << endl;
                return !keep_running || counter > 0;
            });
            
            if (!keep_running) {  // check for exit condition
                break;
            }

            --counter;
        }
    });
    
    this_thread::sleep_for(1s);  // some work

    unique_lock<mutex> lock(mtx);
    counter = 5;  // set the counter
    cout << "Notifying" << endl;
    lock.unlock();
    cv.notify_one(); // wake the thread up

    this_thread::sleep_for(1s);  // some more work

    cout << "Exiting" << endl;
    lock.lock();
    keep_running = false; // ask the thread to exit
    lock.unlock();
    cv.notify_one(); // wake up one last time
    t.join(); // join and exit
    cout << "Counter: " << counter << endl;
}

使用g++ cv_test.cpp -o cv_test -pthread 编译并执行会产生以下输出：

Woken up
Notifying
Woken up
Woken up
Woken up
Woken up
Woken up
Woken up
Exiting
Woken up
Counter: 0

请注意，我只调用了一次notify_one，但线程会不断被唤醒，直到谓词返回 false。无论计数器初始化为什么，线程都会被唤醒，直到它变为 0（即谓词）。

即使在执行开始时，线程也会被唤醒一次，好像是为了“检查”谓词是否返回 false。因此，如果我将计数器初始化为正值：int counter = 3; // (1)，则虚假唤醒似乎“确保”谓词在调用第一个 notify_one 之前返回 false。

我的问题是，这真的是一个功能吗？可以依赖它吗？有没有关于这种行为的文档？

PS。我知道在等待 condition_variable 之前，可以通过简单检查计数器（读取：工作队列长度）来修复这个工作线程，但是这种虚假唤醒的可预测行为引起了我的兴趣。

【问题讨论】：

这是条件变量的好读物：modernescpp.com/index.php/…

标签： c++ multithreading condition-variable

【解决方案1】：

我在发布这个问题后立即意识到condition_variable::wait 的重载（如here 所述）相当于：

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

我想象它等同于do while。所以这里真的没有虚假的唤醒。只是它根本没有等到谓词返回 false。

【讨论】：