C++ thread与condition_variable：程序是否可能永久无法终止？

你认为下方的C++源代码可能永久无法终止：假设所有waiter线程均已进入等待状态，此时waker线程调用notify_all()，线程t1被唤醒并执行任务，其他线程虽被唤醒，但因mutex被t1占用而回到等待状态，最终永久休眠，导致程序无法结束。你修改了waiter函数，在执行完任务后解锁并调用notify_all()，想确认修改是否正确。

原代码 #

#include <chrono>
#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <vector>

using namespace std;

mutex m;
condition_variable cv;

bool isStop = false;

void waiter()
{
    unique_lock<mutex> ul(m);
    cv.wait(ul, []() { return isStop; });

    // ...do something...
}

void waker()
{
    this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));

    unique_lock<mutex> ul(m);
    isStop = true;
    ul.unlock();

    cv.notify_all();
}

void main()
{
    vector<thread> ts;
    for (int i = 0; i < 100; ++i)
        ts.emplace_back(waiter);

    thread w(waker);

    for (auto& t : ts)
        t.join();
    w.join();
}

修改后的waiter函数 #

void waiter()
{
    unique_lock<mutex> ul(m);
    cv.wait(ul, []() { return isStop; });

    // ...do something...

    ul.unlock();
    cv.notify_all();
}

解答 #

首先纠正一个误解：原代码并不会出现你担心的永久休眠问题。

原因在于cv.wait(ul, []() { return isStop; })的工作机制：线程被唤醒后，会先重新获取互斥锁，然后再次检查谓词条件（也就是isStop是否为true）。当waker线程已经把isStop设为true，所有被notify_all()唤醒的waiter线程，哪怕一开始没抢到锁，等锁被释放后，重新获取锁时会发现isStop已经是true，直接退出等待逻辑，不会再回到休眠状态。

再看你的修改：

• 手动调用ul.unlock()属于冗余操作，unique_lock作为局部变量，函数执行完毕时会自动释放锁。
• 每个waiter线程都调用cv.notify_all()完全没必要，会产生大量无意义的通知，徒增系统开销。

结论：你的修改是不必要的，原代码本身逻辑正确，不会出现永久无法终止的问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user19800684