C++ condition_variable::wait 运行行为不符合官方预期？

核心异常根因 #

代码无法按预期运行的本质是修改完共享状态后遗漏了通知动作，结合带谓词的wait的官方执行逻辑拆解：

• 带谓词的cv.wait(lk, pred)的实现与官方说明完全一致：

  while (!pred()) {
      wait(lock); 
  }
  

  执行流程为：
  1. 等待线程先持有锁，立刻执行一次谓词校验，若条件不成立才会释放锁、挂起自身
  2. 线程收到通知/触发虚假唤醒后，会先重新获取锁，再重新执行谓词校验，若条件仍不成立，会再次释放锁、回到挂起状态
• 对照你写的signals函数执行时序：
  1. 等待1秒后，你直接调用cv.notify_all()唤醒所有等待线程：此时全局变量i仍为0，所有被唤醒的线程重新校验谓词i==1时发现条件不成立，会立刻重新进入挂起状态，不会退出等待
  2. 等待1秒后，你在锁的保护下把i修改为1、完成满足唤醒条件的状态变更后，把后续的cv.notify_all()注释掉了：处于挂起状态的线程永远收不到状态变更的通知，也就没有机会重新校验谓词条件，会永久阻塞，最终导致主线程执行join时永久卡死

容易踩的认知误区 #

带谓词的wait仅能规避虚假唤醒带来的逻辑偏差，并不会自动监听共享变量的状态变化：

• 只要修改了能满足唤醒条件的共享状态，必须主动调用notify_one/notify_all发送通知，等待线程才有机会退出阻塞
• 通知动作不需要在持有锁的状态下执行，修改完共享变量、释放锁之后再发通知，还能避免被唤醒的线程因立刻抢锁失败再次阻塞，获得更优的运行性能

修复方案 #

只需把signals函数末尾被注释的cv.notify_all()取消注释，在修改完i=1的共享状态、释放锁之后发送通知，等待线程被唤醒后重新校验谓词发现条件成立，就会正常退出等待流程，代码即可按预期运行。

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