C++ condition_variable wait_for 立即返回

Question

这是来自 http://www.cplusplus.com/reference/condition_variable/condition_variable/wait_for/ 的简单代码

为什么如果我对开始线程的行进行注释，wait_for() 会立即返回？

像这样:

// condition_variable::wait_for example
#include <iostream>           // std::cout
#include <thread>             // std::thread
#include <chrono>             // std::chrono::seconds
#include <mutex>              // std::mutex, std::unique_lock
#include <condition_variable> // std::condition_variable, std::cv_status

std::condition_variable cv;

int value;

void read_value() {
  std::cin >> value;
  cv.notify_one();
}

int main ()
{
  std::cout << "Please, enter an integer (I'll be printing dots): ";
  //std::thread th (read_value);

  std::mutex mtx;
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
  while (cv.wait_for(lck,std::chrono::seconds(1))==std::cv_status::timeout) {
    std::cout << '.';
  }
  std::cout << "You entered: " << value << '\n';

  //th.join();

  return 0;
}

更新:

请不要在这个例子中寻找其他问题(相关的缓冲cout ...)。最初的问题是关于为什么跳过 wait_for。

Answer 1

简短回答:使用 -pthread 编译，您的问题就会消失。

更新:

This is a confirmed bug/issue in libstdc++.如果没有 -pthread 作为编译器标志传入，定时等待调用将立即返回。鉴于问题的历史(3 年)，它不太可能很快得到解决。不管怎样，请阅读我下面的消息，了解为什么你应该使用带有谓词的条件变量来避免虚假唤醒问题。即使您正在链接 posix 线程库，它仍然适用。

cplusplus.com 上的示例代码有几个问题。对于初学者，修改这一行:

std::cout << '.';

变成这样:

std::cout << '.';
std::cout.flush()

否则，如果标准输出没有被刷新，您将看不到任何点。

如果你像这样编译你的程序(线程被注释掉):

g++ yourcode.cpp -std=c++11

然后生成的 a.out 程序会在未使用线程时出现您描述的问题。也就是说，当线程未被使用时会出现虚假唤醒。这就像有一个幻影 notify() 调用正在从一些未知来​​源的条件变量上调用。这很奇怪，但并非不可能。

但是一旦你取消注释线程变量的声明，程序就会抛出异常(并崩溃)，因为程序没有使用多线程:

terminate called after throwing an instance of 'std::system_error'
  what():  Enable multithreading to use std::thread: Operation not permitted
Please, enter an integer (I'll be printing dots): Aborted (core dumped)

很有趣，所以让我们通过使用 -pthread 重新编译来解决这个问题

g++ yourcode.cpp -std=c++11 -pthread

现在无论有没有线程，一切都按预期工作。似乎不再有虚假唤醒。

现在让我们谈谈为什么会看到您所看到的行为。 应始终编写使用条件变量的程序来处理虚假唤醒。最好使用谓词语句。也就是说，您可能会收到幻影通知，导致您的 wait 或 wait_for 语句提前返回。来自 cplusplus.com 的 Web 示例代码不使用谓词，也不处理这种可能性。

我们修改如下:

更改此代码块:

  while (cv.wait_for(lck,std::chrono::seconds(1))==std::cv_status::timeout) {
    std::cout << '.';
  }

变成这样:

 while (cv.wait_for(lck,std::chrono::seconds(1), condition_check)==false) {
   std::cout << '.';
   std::cout.flush();
 }

然后在 main 之外的其他地方，但在 value 声明之后，添加此函数:

bool condition_check() {
   return (value != 0);
}

现在，等待循环将每秒和/或当输入线程进行 notify 调用时唤醒。等待循环将继续，直到 value != 0。 (从技术上讲，value 应该在线程之间同步，无论是使用锁还是作为 std::atomic 值，但这是一个次要的细节)。

现在的谜团是为什么 wait_for 的非谓词版本会遇到虚假的 wake_up 问题。我的猜测是，当使用多线程运行时 (-pthread) 时，这是单线程 C++ 运行时的一个问题。当 posix 线程库被链接时，condition_variable 可能有不同的行为或不同的实现。