为什么围绕pthread等待条件需要while循环？

Question

我正在学习pthread和等待条件.据我所知,一个典型的等待线程是这样的:

pthread_mutex_lock(&m);
while(!condition)
     pthread_cond_wait(&cond, &m);
// Thread stuff here
pthread_mutex_unlock(&m);

我无法理解的是,while(!condition)即使我pthread_cond_signal()用来唤醒线程,为什么这条线是必要的.

我可以理解,如果我使用pthread_cond_broadcast()我需要测试条件,因为我唤醒所有等待的线程,其中一个可以在解锁互斥锁之前再次使条件为假(从而将执行转移到另一个不应该执行的唤醒线程点).但是,如果我使用pthread_cond_signal()我只唤醒一个线程,所以条件必须是真的.所以代码看起来像这样:

pthread_mutex_lock(&m);
pthread_cond_wait(&cond, &m);
// Thread stuff here
pthread_mutex_unlock(&m);

我读到了一些可能发生的虚假信号.这是(也是唯一的)原因吗？我为什么要有虚假的信号呢？或者还有其他我没有得到的东西？

我假设信号代码是这样的:

pthread_mutex_lock(&m);
condition = true;
pthread_cond_signal(&cond); // Should wake up *one* thread
pthread_mutex_unlock(&m);

Answer 1

你应该将pthread_cond_wait放在while循环中的真正原因不是因为虚假的唤醒.即使您的条件变量没有虚假唤醒,您仍然需要循环来捕获常见类型的错误.为什么？考虑如果多个线程在相同条件下等待会发生什么:

Thread 1                         Thread 2           Thread 3
check condition (fails)
(in cond_wait) unlock mutex
(in cond_wait) wait
                                 lock mutex
                                 set condition
                                 signal condvar
                                 unlock mutex
                                                    lock mutex
                                                    check condition (succeeds)
                                                    do stuff
                                                    unset condition
                                                    unlock mutex
(in cond_wait) wake up
(in cond_wait) lock mutex
<thread is awake, but condition
is unset>

这里的问题是线程必须在等待之前释放互斥锁,否则可能允许另一个线程"窃取"该线程正在等待的任何内容.除非保证只有一个线程可以在该条件下等待,否则假设线程唤醒时条件有效是不正确的.

Answer 2

假设您没有检查条件.然后通常你无法避免发生以下不好的事情(至少,你不能在一行代码中避免它):

 Sender                             Receiver
locks mutex
sets condition
signals condvar, but nothing 
  is waiting so has no effect
releases mutex
                                    locks mutex
                                    waits. Forever.

当然,您的第二个代码示例可以通过执行以下操作来避

pthread_mutex_lock(&m);
if (!condition) pthread_cond_wait(&cond, &m);
// Thread stuff here
pthread_mutex_unlock(&m);

那么肯定是这样的情况:如果只有一个接收器,并且如果它cond_signal是唯一可以唤醒它的东西,那么它只会在条件设置时醒来,因此不需要循环.nos涵盖了为什么第二个"if"不正确.