В принципе в ответе @ixSci все верно, но мало подробностей. Я немного покопался в вопросе и хотел бы дополнить.
1) Но что если мне не нужно передавать данные, а нужно только разбудить ожидающий поток (если он есть) - могу я в данном случае НЕ использовать мьютекс?
Прямой ответ на этот вопрос - да, можно. В примерах на cppreference тут и тут - именно так и делают. Там вообще все вызовы notify_one()/notify_all()
делаются НЕ под мьютексом.
Что касается «spurious wake up» - стандарт POSIX прямо говорит:
When using condition variables there is always a Boolean predicate involving shared variables associated with each condition wait that is true if the thread should proceed. Spurious wakeups from the pthread_cond_timedwait() or pthread_cond_wait() functions may occur. Since the return from pthread_cond_timedwait() or pthread_cond_wait() does not imply anything about the value of this predicate, the predicate should be re-evaluated upon such return.
Таким образом, действительно, единственный корректный способ использовать condition_variable предполагает наличие условий, которые определяют: изменилось ли что-либо в памяти процесса или нет, и которые должны быть перепроверены после пробуждения потока из cv.wait()
.
Чтобы обеспечить указанную корректность, необходимо и достаточно соблюсти следующее правило: update данных в потоке T1 и check-and-wait на тех же данных в потоке T2 - должны быть выполнены под одной и той же критической секцией.
notify()
при этом можно выполнять как в той же критической секции, так и вне ее.
Более того, в документации к notify_one даже говорится о том, что удержание блокировки во время вызова notify()
- это пессимизация в том смысле, что если бы блокировка во время этого вызова была бы уже снята, то тогда ожидающий на wait()
поток точно смог бы захватить мьютекс и не законтекстсвитчится. Так что в некоторых случаях можно было бы даже рекомендовать снимать блокировку перед вызовом notify()
. Однако я накидал бенчмарк и оказалось, что на моей виртуалке данный трюк почему-то значительно замедляет программу. Так что надо тестировать.
PS: не получится реализовать check-and-wait с помощью atomic типов. да, сами по себе atomic.load()
и cv.wait()
- атомарны, но их последовательность - нет, а в данном случае требуется именно "атомарность" проверки предиката и вызова cv.wait()
в последовательности.
PPS: отдельный интересный момент связан с самим понятием «spurious wake-up», что это такое. "spurious wake-up" - это поведение, явно определяемое стандартом POSIX, в linux оно может быть связано с тем, что блокирующий syscall должен быть прерван в случае, если процесс получает сигнал. Вот тут я нашел довольно интересный пост на эту тему.
2) какая стоимость у m_CondVar.notify_one()
; ? Это будет обычный syscall ?
На linux это syscall в подсистему futex
, что в общем-то недешево. В strace
оно выглядит вот так:
futex(0x6063ac, FUTEX_WAKE_OP_PRIVATE, 1, 1, 0x6063a8, {FUTEX_OP_SET, 0, FUTEX_OP_CMP_GT, 1})
В том же бенчмарке я попробовал сравнить notify()
с соседними сисколлами, у меня получилось, что notify()
стоит примерно столько же, сколько и блокировка мьютекса.
3) может быть вы знаете более легкий способ нотификации (без передачи сообщения или с передачей, неважно) одного потока из другого?
Я решил протестировать и сравнить между собой следующие способы:
Результат бенчмарка тут.
Семафоры и связка mutex + condvar работают примерно одинаково быстро (видимо внутри у них одна реализация через futex), fdevent - примерно в 2 раза медленнее, mq_queue - уже сильно медленнее.
Так что, получается, да - самый быстрый способ нотификации между потоками - это mutex + condvar.