c++ - 生产者-消费者实现中的条件变量应该如何初始化

Question

我正在尝试了解使用条件变量来实现生产者-消费者缓冲区。我有以下代码，它实现了一个整数队列(可以是 linux 文件描述符)。该代码按预期工作，但我试图理解原因。入队和出队操作都等待某个条件变量，然后再向另一个条件变量发出信号。为什么这些等待是畅通的？这是由于虚假唤醒造成的吗？

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

using namespace std::chrono_literals;
using std::cout;
using std::endl;

class FDQueue
{
    std::mutex _mutex;
    std::condition_variable _notEmptyCv, _notFullCv;
    std::list<int> _fds;
    size_t _maxSize;

public:
    void add(int fd) {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(this->_mutex);
        this->_notFullCv.wait(locker, [this](){return this->_fds.size() < this->_maxSize;});
        cout<<"Enqueue "<<endl;
        this->_fds.push_back(fd);
        locker.unlock();
        this->_notEmptyCv.notify_one();
    }

    int remove() {
        std::unique_lock<std::mutex> locker(_mutex);
        this->_notEmptyCv.wait(locker, [this](){return this->_fds.size() > 0;});
        int fd = this->_fds.front();
        this->_fds.pop_front();
        cout<<"Dequeue"<<endl;
        locker.unlock();
        this->_notFullCv.notify_all();
        return fd;
    }

    FDQueue(size_t maxSize) : _maxSize(maxSize) {}
};

FDQueue queue(5);

void producer() {
    while (true) {
        queue.add(0);
        std::this_thread::sleep_for(2s);
    }
}
void consumer() {
    while (true) {
        queue.remove();
    }
}

int main() {
    std::thread t1(producer);
    std::thread t2(consumer);
    t1.join();
    t2.join();
}

Answer 1

add waits on _notFullCv, and remove waits on _notEmptyCv. How do these conditional variables get signaled for the very first time?

他们没有。如果您查看 documentation ，接受锁 l 和谓词 pred 的 std::condition_variable::wait 的重载被有效地实现为...

while (!pred())
  wait(l);

在您的案例中，重要的部分是在等待之前检查条件。因此，第一次调用 add 会发现队列未满，并且不会调用 std::condition_variable::wait(没有谓词)。