std::condition_variable 的布尔谓词在 C++ 中应该是易失性的吗？

Question

我听到了很多相互矛盾的答案，现在我不知道该怎么想。公认的知识是，为了在 C++ 中以线程安全的方式共享内存，需要将 volatile与std::mutex 一起使用。

基于这种理解，我一直在编写这样的代码：

volatile bool ready = false;
std::condition_variable cv;
std::mutex mtx;
std::unique_lock<std::mutex> lckr{ mtx };
cv.wait(lckr, [&ready]() -> bool { return ready; });

但后来我在 CppCon 上看到了 Chandler Carruth 的演讲，他说（作为旁注）在这种情况下不需要 volatile，而且我基本上不应该使用 volatile。

然后我在 Stack Overflow 上看到其他答案说永远不应该使用 volatile，而且它还不够好，而且根本不能保证原子性。

钱德勒·卡鲁斯正确吗？我们都错了吗？

现在我有3个选择：

1. 必须使用 volatile 或 std::atomic
2. 任何布尔值都可以
3. 必须是 std::atomic

我想知道 C++14 ISO 标准是否允许我编写如下代码：

#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <iostream>
#include <future>
#include <functional>

struct sync_t
{
    std::condition_variable cv;
    std::mutex mtx;
    bool ready{ false };
};
static void threaded_func(sync_t& sync)
{
    std::lock_guard<std::mutex> lckr{ sync.mtx };
    sync.ready = true;
    std::cout << "Waking up main thread" << std::endl;
    sync.cv.notify_one();
}
int main()
{
    sync_t sync;
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lckr{ sync.mtx };
        sync.ready = false;
        std::future<void> thread =
            std::async(std::launch::async, threaded_func, std::ref(sync));
        std::cout << "Preparing to sleep" << std::endl;
        sync.cv.wait(lckr, [&sync]() -> bool { return sync.ready; });
        thread.get();
    }
    std::cout << "Done program execution" << std::endl;
    return 0;
}

当我成功时会发生什么：

volatile bool ready{ false };

当我成功时会发生什么：

std::atomic<bool> ready{ false };

Answer 1

限定符对从不同线程 \xe2\x80\x93 访问对象volatile没有必需的影响，它仅保证编译器不会优化单个线程中修改的副作用。来自 cppreference（粗体强调我的）：

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• 易失性对象- 类型为易失性限定的对象，或者易失性对象的子对象，或者 const-易失性对象的可变子对象。出于优化目的（即，在\n执行时，易失性访问无法被优化或重新排序，\n这会产生另一个可见的副作用，即在易失性访问之前或\n之后排序。这使得易失性对象\n适合与信号处理程序通信，但不适用于\n其他线程执行，请参阅 std::memory_order）。任何通过非易失性类型的泛左值引用易失性对象的尝试（例如，通过对非易失性类型的引用或指针）都会导致未定义的行为。
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为了防止从多个线程访问对象时发生未定义的行为，您应该使用std::atomic对象。再次，来自 cppreference：

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std::atomic 模板的每个实例化和完全特化都定义了一个原子类型。如果一个线程写入原子对象，而另一个线程从中读取，则行为是明确定义的（有关数据争用的详细信息，请参阅内存模型）。

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此外，对原子对象的访问可以建立线程间同步并按照 std::memory_order 指定的顺序对非原子内存访问进行排序。

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