是否有用於 std::condition_variable 的 notify_one() 隊列？

Question

考慮第一個線程 function 和全局變量：

    std::mutex mut;
    std::condition_variable officer;
    bool firstPlayerIsReady = false;
    bool secondPlayerIsReady = false;

---

void firstPlayer(){
    constexpr auto doIt = true;
    while(doIt)
    {
        std::unique_lock lock{mut};
        auto toContinue = ring();
        secondPlayerIsReady = true;
        firstPlayerIsReady = false;
        officer.notify_one();   //#1
        if(!toContinue) return;
        officer.wait(lock,[=](){ return firstPlayerIsReady;});
    }
}

它調用一些 ring 並且 ring() 返回一個繼續條件； 然后它會在下一個循環中更新每個線程的就緒值；

考慮下一個線程：

void secondPlayer(){
    constexpr auto doIt = true;
    while(doIt)
    {
        auto period = std::chrono::seconds(5);
        std::this_thread::sleep_for(period);

        std::unique_lock lock{mut};   //#2
        officer.wait(lock,[this](){ return secondPlayerIsReady;});
        auto toContinue = ring();
        firstPlayerIsReady = true;
        secondPlayerIsReady = false;
        officer.notify_one();
        if(!toContinue) return;
    }
}

該線程等待 5 秒后被 wait() 鎖定，直到第一個線程調用 notify_one()； 此外，類似於第一個線程。

先驗地，帶有#1 標記的行比帶有#2 標記的行執行得早，因此通知在第二個線程被鎖定之前發送。 問題是——是否有一個 notify_one ( ) 隊列？ 否則，顯然不會發送通知。

Answer 1

沒有隊列。 如果一個線程調用notify_one並且沒有其他線程在等待，它將不會執行任何操作。

這就是為什么在您的示例中有謂詞的原因

officer.wait(lock,[this](){ return secondPlayerIsReady;});

因此，當線程調用此方法時，如果secondPlayerIsReady為true，則該線程將完全不等待，而僅跳過該行。

因此，只要正確設置該標志，就notify_one太早地調用notify_one沒問題。 只需記住，修改后該標志需要由互斥體保護。

Answer 2

@super 完全正確，但我真的很難理解這個概念，所以我想用我自己的話來表達並添加我自己的答案。 開始：

不， std::condition_variable沒有底層通知隊列......

...但這根本不重要，只要您使用 boolean 謂詞，消費者就不會錯過在消費者點擊wait() function之前發送的早期通知（由生產者發出）！

這是因為此調用將 lambda function boolean 謂詞作為第二個參數：

cv.wait(lock, []() { 
    return sharedData.isNewData; 
});

...與這個while循環完全相同：

while (sharedData.isNewData == false) // OR: `while (!sharedData.isNewData)`
{
    cv.wait(lock);
}

...和 while 循環的cv.wait(lock); line 只有在謂詞一開始就為false時才會被調用！

詳細：

沒有底層通知隊列，也沒有計數器，也沒有 boolean 標志。 相反，我們檢查的boolean 謂詞是標志，而且，它在wait() function 開始時，在睡眠之前，以及在wait() function 結束時，在睡眠之后和每次線程時都被檢查醒來。 wait() function僅在謂詞開始為false時才使線程休眠，並且僅在謂詞為true時通過返回退出wait() function。 看看上面的while循環版本，這將變得非常清楚。

因此，如果生產者線程將共享謂詞設置為true ，然后發送my_condition_variable.notify_one()調用，如果消費者線程尚未等待，則它不會收到該通知。 但是，這並不重要！ 只要消費者線程使用 2 參數wait()調用（第二個參數是 boolean 謂詞），或者使用while循環謂詞檢查技術，那么一旦消費者線程命中wait()調用（或 while 循環），謂詞將被視為true ，整個 while 塊和等待睡眠將被完全跳過，消費者將提前 go 並立即運行，就像它在等待時收到notify_one()通知一樣，當使用謂詞時，最終結果與條件變量確實具有長度為 1 的基礎通知隊列（或標志）相同。

看：

1. https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable/wait - 它指出這個模板化的 function：

    template< class Predicate > void wait( std::unique_lock<std::mutex>& lock, Predicate stop_waiting );

   是：

   相當於

   while (;stop_waiting()) { wait(lock); }

2. @super的回答，他讓我走上了正確的軌道，讓我自己終於明白了這一點

也可以看看

1. 我記錄了上述信息，以及std::condition_variable的詳細完整示例以及如何在我的eRCaGuy_hello_world 存儲庫中的生產者-消費者線程安全隊列中使用它： std_mutex_vs_std_lock_guard_vs_std_unique_lock_vs_std_scoped_lock_README.md