c++ - 将C++条件变量与原子谓词一起使用，但不使用互斥

Question

我有两个线程。一个线程充当计时器线程，需要在固定的时间间隔内将通知发送到另一个线程。我打算使用C++条件变量。 (关于如何在following link中使用C++条件变量及其陷阱和陷阱，有一篇不错的文章)
我有以下限制/条件:

通知线程无需锁定到互斥锁

通知的(或接收者)线程做了一些有用的部分，但没有关键部分

当且仅当接收器线程正在执行有用的工作时，它才可以错过通知。

应该没有虚假的唤醒。

使用上面的链接作为指导，我整理了以下代码

// conditionVariableAtomic.cpp

#include <atomic>
#include <condition_variable>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <iostream>       // std::cout, std::endl
#include <thread>         // std::this_thread::sleep_for
#include <chrono>         // std::chrono::seconds


std::mutex mutex_;
std::condition_variable condVar;

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

void waitingForWork(){
    int i = 0;
    while (i++ < 10)
    {
        std::cout << "Waiting " << std::endl;
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lck(mutex_);
            condVar.wait(lck, []{ return dataReady.load(); });   // (1)
            dataReady = false;
        }
        std::cout << "Running " << std::endl;
        // Do useful work but no critical section.
    }
}

void setDataReady(){
    int i = 0;
    while (i++ < 10)
    {
        std::this_thread::sleep_for (std::chrono::seconds(1));
        dataReady = true;
        std::cout << "Data prepared" << std::endl;
        condVar.notify_one();
    }
}

int main(){
    
  std::cout << std::endl;

  std::thread t1(waitingForWork);
  std::thread t2(setDataReady);

  t1.join();
  t2.join();
  
  std::cout << std::endl;
  
}

我使用原子谓词来避免虚假唤醒，但不要在通知线程中使用lock_guard。
我的问题是:

以上代码是否满足上面列出的约束/条件？

我了解接收器线程无法避免互斥，因此需要在接收器中使用std::unique_lock<std::mutex> lck(mutex_);。但是我限制了std::unique_lock<std::mutex> lck(mutex_);的范围，即将以下代码部分

std::unique_lock<std::mutex> lck(mutex_);
condVar.wait(lck, []{ return dataReady.load(); });   // (1)
dataReady = false;

在范围块(也称为{ .... })内，这样互斥量在等待条件结束后就被解锁(接收器随后进行了一些有用的工作，但是由于没有关键部分，因此不需要在整个时间内都保持互斥量循环)。在这种情况下，这种有限的范围界定是否还会产生后果/副作用？还是需要在整个while循环中锁定unique_lock<std::mutex>？

Answer 1

您的代码具有竞争条件。在检查dataReady谓词中的wait值和实际开始等待之间，另一个线程可以设置dataReady并调用notify_one。在您的示例中，这并不重要，因为您只会错过一个通知，然后在下一个通知中唤醒一秒钟。
另一个竞争条件是，您可以在一个线程中将dataReady设置为true，在另一个线程中将dataReady设置回false，然后在第一个线程中调用notify_one，这又将导致等待时间比预期的更长。
设置dataReady并使用condition变量以避免这些竞争时，应该在两个线程中都持有互斥体。
您可以通过使用原子计数器而不是 bool(boolean) 值来避免第二种竞争条件，在一个线程上将其递增，然后在另一个线程上递减，然后在谓词中检查其是否为非零。