c++ - 正确实现 condition_variable timed_wait

Question

我正在阅读我的 STL 实现(标准问题 g++ 4.6.2)并在 condition_variable 中遇到了这种竞争条件:

template<typename _Rep, typename _Period>
cv_status
wait_for(unique_lock<mutex>& __lock,
         const chrono::duration<_Rep, _Period>& __rtime)
{
    return wait_until(__lock, __clock_t::now() + __rtime);
}

因为 __clock_t 是一个 std::chrono::system_clock，我们被 NTP 之类的奇思妙想所束缚(如果时钟在__clock_t::now() + __rtime，那我们就等一天)。

C++ 标准 (30.5.1) 似乎是正确的:

26

Effects: as if

return wait_until(lock, chrono::steady_clock::now() + rel_time);

Boost 的 condition_variable 实现也有同样的问题:

template<typename duration_type>
bool timed_wait(unique_lock<mutex>& m,duration_type const& wait_duration)
{
    return timed_wait(m,get_system_time()+wait_duration);
}

其实底层的pthreads实现似乎是问题所在:

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,
   pthread_mutex_t *restrict mutex,
   const struct timespec *restrict abstime);

因为 abstime 被指定为“系统时间”，而不是单调时钟。

所以我的问题是:如何正确实现 std::condition_variable::wait_for 之类的东西？是否有现有的实现可以做到这一点？还是我错过了什么？

Answer 1

诀窍是使用 pthread_condattr_setclock 告诉pthread_condattr_t使用 CLOCK_MONOTONIC .执行此操作的 C 代码非常简单:

#include <time.h>
#include <pthread.h>

#include <errno.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    // Set the clock to be CLOCK_MONOTONIC
    pthread_condattr_t attr;
    pthread_condattr_init(&attr);
    if (int err = pthread_condattr_setclock(&attr, CLOCK_MONOTONIC))
    {
        printf("Error setting clock: %d\n", err);
    }

    // Now we can initialize the pthreads objects with that condattr
    pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    pthread_cond_t  cond;
    pthread_cond_init(&cond, &attr);

    // when getting the time, we must poll from CLOCK_MONOTONIC
    struct timespec timeout;
    struct timespec now;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);
    timeout.tv_sec = now.tv_sec + 5;
    timeout.tv_nsec = now.tv_nsec;

    // business as usual...
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    int rc = pthread_cond_timedwait(&cond, &mutex, &timeout);
    if (rc == ETIMEDOUT)
        printf("Success!\n");
    else
        printf("Got return that wasn't timeout: %d\n", rc);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    return 0;
}

我将暂时搁置这个问题，因为有人可能会有更简单的答案。我在这里不满意的是它意味着 wait_until使用实时时钟很难实现(我最好的解决方案是将 Clock 中提供的 time_point 转换为 steady_clock 的时间并从那里开始......它仍然受制于时间变化的竞争条件，但如果你实时指定超时，你已经犯了一个可怕的错误)。