为什么 std::condition_variable::wait 需要互斥锁？

TL;DR

为什么std::condition_variable::等待 http://en.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable/wait需要互斥锁作为其变量之一吗？

Answer 1

您可以查看文档并引用：

 wait... Atomically releases lock

但这不是真正的原因。这更加验证了我的问题：为什么它首先需要它？

Answer 2

谓词很可能查询共享资源的状态，并且必须受到锁保护。

好的。公平的。 这里有两个问题

1. 总是这样吗谓词查询共享资源的状态？我想是的。否则对我来说实施它是没有意义的
2. 如果我不传递任何谓词（它是可选的）怎么办？

使用谓词锁是有意义的

int i = 0;
void waits()
{
    std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m);
    cv.wait(lk, []{return i == 1;});
    std::cout << i;
}

不使用谓词 - 为什么我们不能在等待后锁定？

int i = 0;
void waits()
{
    cv.wait(lk);
    std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m);
    std::cout << i;
}

Notes

我知道这种做法不会产生有害影响。我只是不知道如何向自己解释为什么要这样设计？

Question

如果谓词是可选的并且未传递给wait，为什么我们需要锁？

当使用条件变量等待条件时，线程执行以下步骤序列：

1. 它确定条件当前不成立。
2. 它开始等待其他线程使条件成立。这是wait call.

例如，条件可能是队列中有元素，并且线程可能会发现队列为空并等待另一个线程将元素放入队列中。

如果另一个线程要在这两个步骤之间进行调停，它可以使条件为真，并在第一个线程实际开始等待之前通知条件变量。在这种情况下，等待线程将不会收到通知，并且可能永远不会停止等待。

要求持有锁的目的是为了防止其他线程像这样介入。此外，必须解锁锁才能允许其他线程执行我们正在等待的任何操作，但这不能在wait由于notify-before-wait问题而调用，并且在wait之后不可能发生wait打电话是因为在等待期间我们无能为力。它必须是wait打电话，所以wait必须了解锁。

现在，您可能会看看notify_*方法并注意those方法不需要持有锁，因此实际上没有什么可以阻止另一个线程在步骤 1 和 2 之间进行通知。但是，调用notify_*应该在执行任何操作以使条件成立时保持锁定，这通常是足够的保护。