Почему condition_variable ожидает блокировки у производителя-потребителя? C++

Question

Смотрите следующий классический код производителя-потребителя:

int main()
{
    std::queue<int> produced_nums;
    std::mutex m;
    std::condition_variable cond_var;
    bool done = false;
    bool notified = false;

    std::thread producer([&]() {
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
            std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
            std::cout << "producing " << i << '\n';
            produced_nums.push(i);
            notified = true;
            cond_var.notify_one();
        }

        done = true;
        cond_var.notify_one();
    });

    std::thread consumer([&]() {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
        while (!done) {
            while (!notified) {  // loop to avoid spurious wakeups
                cond_var.wait(lock);
            }
            while (!produced_nums.empty()) {
                std::cout << "consuming " << produced_nums.front() << '\n';
                produced_nums.pop();
            }
            notified = false;
        }
    });

    producer.join();
    consumer.join();
}

Я скопировал это из cppreference.

Все довольно просто для меня, за исключением строки для потребителя:

cond_var.wait(lock); 

Я понимаю цикл, который ждет cond_var быть уведомленным, но почему он ожидает блокировки?

Answer 1

cond_var.wait(lock); не ждет блокировки. Эта линия делает 3 вещи

1. Разблокирует lock переменная
2. Он ждет, пока кто-то не сигнализирует о состоянии.
3. это блокирует lock снова переменная, прежде чем он возвращается,

Делает все это атомарно. Пока поток ожидает условную переменную, мьютекс не блокируется - таким образом, поток вашего производителя может получить блокировку и безопасно установить любые переменные, общие для потребителей / производителей.

По возвращении он снова блокирует мьютекс, поэтому потребитель снова может безопасно получить доступ к общим переменным.

Если бы вы попытались управлять блокировкой / разблокировкой мьютекса самостоятельно, вы бы в конечном итоге получили условия гонки между блокировкой / разблокировкой мьютекса и ожиданием / сигнализацией переменной условия - вот почему ожидание переменной условия привязано к мьютексу - так что это может быть сделано атомарно, без условий гонки.