c++ - 在这个简单的场景中是否可能出现死锁？

Question

请看下面的代码:

std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;
std::atomic<bool> terminate;

// Worker thread routine
void work() {
    while( !terminate ) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lg{ mutex };
            cv.wait(lg);

            // Do something
        }
        // Do something
    }
}

// This function is called from the main thread
void terminate_worker() {
    terminate = true;
    cv.notify_all();
    worker_thread.join();
}

是否会出现以下情况？

1. 工作线程正在等待信号。
2. 主线程调用了terminate_worker()；
   • 主线程将原子变量terminate设置为true，然后向工作线程发出信号。
   • 工作线程现在唤醒，执行其工作并从终止加载。在这一步，对 终止 主线程所做的更改还没有看到，因此工作线程决定等待另一个信号。
3. 现在发生死锁...

我想知道这是否可能。据我了解，std::atomic 只保证没有竞争条件，但内存顺序是另一回事。问题:

1. 这可能吗？
2. 如果这不可能，如果 terminate 不是原子变量而只是 bool，这是否可能？或者原子性与此无关？
3. 如果可能，我应该怎么做？

谢谢。

Answer 1

我不相信，你描述的是可能的，因为 cv.notify_all() afaik(如果我错了请纠正我)与 wait()，所以当工作线程醒来时，它会看到更改为 terminate。

但是:

死锁可以通过以下方式发生:

1. 工作线程 (WT) 确定 terminate 标志仍然为 false。

2. 主线程 (MT) 设置 terminate 标志并调用 cv.notify_all()。

3. 因为目前没有人在等待通知“丢失/忽略”的条件变量。
4. MT 调用join 和 block 。
5. WT 进入休眠状态(cv.wait())并阻塞。

解决方案:

虽然您在调用 cv.notify 时不必持有锁，但您

• 在修改 terminate 时必须持有锁(即使它是原子的)
• 必须确保，条件检查和对 wait 的实际调用发生在您持有同一个锁的情况下。

这就是为什么有一种 wait 的形式，它在将线程发送到 sleep 状态之前执行此检查。

更正后的代码(改动很小)可能如下所示:

// Worker thread routine
void work() {
    while( !terminate ) {
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lg{ mutex };
            if (!terminate) {
                cv.wait(lg);
            }

            // Do something
        }
        // Do something
    }
}

// This function is called from the main thread
void terminate_worker() {
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lg(mutex);
        terminate = true;
    }
    cv.notify_all();
    worker_thread.join();
}