std::atomic::wait可以用来代替互斥体吗？

Question

在阅读了问题 C++20 mutex withatomic wait 以及 有时可以使用 std::atomic 而不是 C++ 中的 std::mutex 吗？虽然类似，但我的疑问不同，我有这个疑问下面会解释一下：

我想知道调用 std::atomic::wait 函数来同步一段代码是否安全，正如许多人所建议的那样，似乎可以使用 std::atomic::wait，但我相信这也许并不完全安全，有发生死锁的风险

想象下面的代码：

#include <atomic>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

std::atomic<bool> lock = false;

void go(){
    bool expected = false;
    while(!lock.compare_exchange_strong(expected, true)) {
        lock.wait(true);
        expected = false;
    }

    std::cout << "Sincronizado" << std::endl;

    lock = false;

    lock.notify_all();
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;
    threads.reserve(2);

    for(int i = 0; i < 2; i++)
        threads.emplace_back(go);

    for(auto& thread : threads)
        thread.join();
}

到目前为止一切顺利，您可能已经在几个 Stackoverflow 问题中看到过它，但现在考虑以下场景：

主题 1：

+ 赢得比赛

while(!lock.compare_exchange_strong(expected, true))

+ 到达之前执行

lock = false;

的行 + 线程 1 被抢占

主题 2：

+ 输掉比赛

while(!lock.compare_exchange_strong(expected, true))

+ 开始执行该行

lock.wait(true);

+ 在线路内部（内部使用 Futex）它检查

if

锁定是否为真
+ 仍在行内，在阻塞开始之前 (

FUTEX_WAIT

) 线程被抢占

主题 1：

+ 返回执行，并将lock设置为false。
+ 通知所有待处理线程

lock.notify_all();

主题 2：

+ 返回执行，阻塞开始（FUTEX_WAIT）
+ 可能会出现死锁吗？

这种情况可能发生还是我偏执了？

对于任何混乱，我深表歉意，我正在使用谷歌翻译，如果您有任何疑问，请使用评论。

等等！

如果我的问题不完整，或者格式不合适，请发表评论，以便我进行调整，提前谢谢您。

卢卡斯·P.

Answer 1

你的

compare_exchange_strong

循环是不必要的，

std::atomic::wait

已经为你做到了这一点：

执行原子等待操作。其行为就像重复执行以下步骤：

• 将

  this->load(order)

  的值表示与

  old

  的值表示进行比较。
  • 如果它们相等，则阻塞，直到

    *this

    或

    notify_one()

    通知

    notify_all()

    ，或者线程被虚假地解除阻塞。
  • 否则返回。

这些函数只有在值发生变化时才保证返回，即使底层实现虚假地解除阻塞。

wait

是原子的，所以最坏的情况下它会在你调用

notify

之前解锁，你永远不会像使用条件变量那样错过通知。