Как устроен condition_variable::wait?

@HamsterGamer · Регистрация: 21.06.2019

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Всем привет, изучаю c_v стандартной библиотеки и возник вопрос что происходит когда condition_variable::wait захватывает поток и он не соответствует условию в предикате? Мне казалось что там вечный цикл который и проверяет этот предикат (собственно по нему он и будит поток). Однако такой код не выводит "sleep" более 1 раза для уснувшего потока, вопрос: почему так? Что там происходит если не постоянная проверка предиката в цикле?

C++

std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m);
cv.wait(lk, [&q]() {
    console_m.lock();
    std::cerr << std::this_thread::get_id() << " sleep " << std::endl;
    console_m.unlock();
    return !q.empty() || quit;
 });

@oleg-m1973 · 14.12.2020, 17:26

Сообщение от HamsterGamer

Что там происходит если не постоянная проверка предиката в цикле?

condition_variable::wait ждёт, пока другой поток не вызовет condition_variable::notify_all/notify_one

Добавлено через 1 минуту

C++

1
2
3

std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m);
while (q.empty() && !quit)
    cv.wait(lk);

Добавлено через 27 секунд
При вызове cv.wait(lk) поток усыпляется

@eva2326 · 14.12.2020, 17:30

Сообщение от HamsterGamer

Что там происходит если не постоянная проверка предиката в цикле?

Нет там никаких циклов.

Когда поток спит - он полностью заморожен.
Он не расходует ресурсы машины.
Не грузит процессор.
Его память может быть отдана другим процессам.

Поток будет спать до тех пор, пока его не разбудит ОС.
Система будет поток по особому системному событию.

Так же, в случае с condition_variable могут быть ложные срабатывания.
В этом случае поток "ничайно" просыпается раньше времени.
Затем запускается предикат, и если он возвращает: "ложная тревога!", тогда поток спит дальше.

@HamsterGamer · 14.12.2020, 17:42 **[ТС]**

oleg-m1973, вопрос был не про это, а про то, что происходит внутри wait, как он проверяет условия предиката?

https://en.cppreference.com/w/... iable/wait - 2 перегрузка.

Я зашел внутрь файла condition_variable и там написано это:

C++

1 2	while (!__p()) wait(__lock);

Я предположил что лямбда там вызывается пока не будет нарушено условие while - так оно и есть (судя по виду), однако когда я попытался выводить в этом предикате строку "sleep" она вывелась ровно один раз, несмотря на то что основной поток спал. Почему предикат не вызывался заново?

eva2326, хорошо, я подозревал что wait внутри cv::wait - это уже системный вызов. Если так оно и есть - тогда это логично, спасибо за ответ! Получается notify_one тоже взывает к ОС? Следовательно вызывать его довольно дорого? :\

@oleg-m1973 · 14.12.2020, 17:50

Сообщение от HamsterGamer

Я зашел внутрь файла condition_variable и там написано это:

Я тебе вроде это и показал

Добавлено через 4 минуты
Кстати, можно было никуда не заходить, а просто посмотреть описание https://en.cppreference.com/w/... iable/wait

@TheCalligrapher · 14.12.2020, 19:35

Сообщение от HamsterGamer

Мне казалось что там вечный цикл который и проверяет этот предикат (собственно по нему он и будит поток).

Это какое-то самопротиворечащее утверждение. Если поток спит, то кто же тогда выполняет этот "вечный цикл"? Если поток не спит, то о каком "будит" может идти речь?

Никакого "вечного цикла" (то есть постоянно активного цикла) там нет. Поток полноценно спит, то есть система прекращает его выполнение полностью, то тех пор пока какой-то другой поток не "дернет" этот condition variable. Однако не стоит забывать про возможность spurious wakeup: поток может вдруг ни с того ни с сего проснуться без причины (то есть даже если никто не дергал эту condition variable), проверить предикат и снова лечь спать.

То есть (теперь уже поправляя самого себя) цикл-то там, конечно, нужен, именно для того, чтобы в какой-то момент проснуться, проверить предикат и, возможно, снова лечь спать. Но каждая итерация этого цикла полноценно укладывается спать. В идеальном случае такой цикл все время спит, просыпается только один раз и в итоге делает ровно одну итерацию, что вы и наблюдаете в своих экспериментах.

Сообщение от HamsterGamer

Однако такой код не выводит "sleep" более 1 раза для уснувшего потока, вопрос: почему так?

Так и должно быть. Пока поток "спит" предикат никто не проверяет. Когда поток просыпается, он один раз проверяет предикат, чтобы убедиться, что "пора просыпаться" и просыпается.

Но еще раз, из-за spurious wakeup, если оно вдруг произойдет, теоретически поток может вывести "sleep" более 1 раза. То есть теоретически поток может спать "неспокойным сном": периодически неожиданно просыпаться без причины, проверять предикат, понимать, что это случайное ненужное пробуждение, и снова укладываться спать.

Сообщение от HamsterGamer

Что там происходит если не постоянная проверка предиката в цикле?

Читаем литературу на тему того, как устроен системный планировщик задач (task scheduler) и что такое состояние "sleep" для потока.

@eva2326 1538 / 458 / 101 Регистрация: 17.05.2015 Сообщений: 1,426
	14.12.2020, 17:30	3
	Сообщение от HamsterGamer Что там происходит если не постоянная проверка предиката в цикле? Нет там никаких циклов. Когда поток спит - он полностью заморожен. Он не расходует ресурсы машины. Не грузит процессор. Его память может быть отдана другим процессам. Поток будет спать до тех пор, пока его не разбудит ОС. Система будет поток по особому системному событию. Так же, в случае с condition_variable могут быть ложные срабатывания. В этом случае поток "ничайно" просыпается раньше времени. Затем запускается предикат, и если он возвращает: "ложная тревога!", тогда поток спит дальше. 1

@oleg-m1973 6579 / 4564 / 1843 Регистрация: 07.05.2019 Сообщений: 13,726
	14.12.2020, 17:50	5
	Сообщение от HamsterGamer Я зашел внутрь файла condition_variable и там написано это: Я тебе вроде это и показал Добавлено через 4 минуты Кстати, можно было никуда не заходить, а просто посмотреть описание https://en.cppreference.com/w/... iable/wait 0

@TheCalligrapher Вездепух 11696 / 6375 / 1724 Регистрация: 18.10.2014 Сообщений: 16,078
	14.12.2020, 19:35	6
	Сообщение было отмечено HamsterGamer как решение Решение Сообщение от HamsterGamer Мне казалось что там вечный цикл который и проверяет этот предикат (собственно по нему он и будит поток). Это какое-то самопротиворечащее утверждение. Если поток спит, то кто же тогда выполняет этот "вечный цикл"? Если поток не спит, то о каком "будит" может идти речь? Никакого "вечного цикла" (то есть постоянно активного цикла) там нет. Поток полноценно спит, то есть система прекращает его выполнение полностью, то тех пор пока какой-то другой поток не "дернет" этот condition variable. Однако не стоит забывать про возможность spurious wakeup: поток может вдруг ни с того ни с сего проснуться без причины (то есть даже если никто не дергал эту condition variable), проверить предикат и снова лечь спать. То есть (теперь уже поправляя самого себя) цикл-то там, конечно, нужен, именно для того, чтобы в какой-то момент проснуться, проверить предикат и, возможно, снова лечь спать. Но каждая итерация этого цикла полноценно укладывается спать. В идеальном случае такой цикл все время спит, просыпается только один раз и в итоге делает ровно одну итерацию, что вы и наблюдаете в своих экспериментах. Сообщение от HamsterGamer Однако такой код не выводит "sleep" более 1 раза для уснувшего потока, вопрос: почему так? Так и должно быть. Пока поток "спит" предикат никто не проверяет. Когда поток просыпается, он один раз проверяет предикат, чтобы убедиться, что "пора просыпаться" и просыпается. Но еще раз, из-за spurious wakeup, если оно вдруг произойдет, теоретически поток может вывести "sleep" более 1 раза. То есть теоретически поток может спать "неспокойным сном": периодически неожиданно просыпаться без причины, проверять предикат, понимать, что это случайное ненужное пробуждение, и снова укладываться спать. Сообщение от HamsterGamer Что там происходит если не постоянная проверка предиката в цикле? Читаем литературу на тему того, как устроен системный планировщик задач (task scheduler) и что такое состояние "sleep" для потока. 1

Как устроен condition_variable::wait?

Решение