為什麼在 C 中使用條件變數檢查空隊列時會出現段錯誤？

C 11 執行緒安全佇列：條件變數使用的混亂

在您的程式碼中，您使用互斥鎖實作了執行緒安全隊列和一個條件變數。但是，您在條件變數控制的程式碼區塊中偶爾會遇到段錯誤。具體來說，您注意到當佇列為空時會發生段錯誤，這似乎違反直覺，因為條件變數旨在表示佇列中新項目的可用性。

條件變數用法不正確

您的誤解源自於條件變數的錯誤使用。條件變數的目的是發出共享狀態變更的訊號，然後其他執行緒可以對此變更做出反應。但是，在您的程式碼中，您使用條件變數來等待特定條件（佇列為空）變為 false。這是不正確的，因為當條件變成假（即佇列不再為空）時，執行緒將喚醒，但不能保證條件保持為假（即佇列可能同時再次變空） .

正確的條件變數用法

使用條件變數的正確方法是有一個循環來檢查條件（在本例中，隊列是否為空)，如果條件不滿足則進入等待狀態。當條件發出信號時，執行緒將喚醒，但它會在繼續之前立即重新檢查條件。這確保了執行緒僅在喚醒時條件仍然為真時才執行所需的操作。

替代實作

這裡是執行緒安全的替代實作解決問題的佇列：

<code class="cpp">template <class T>
class SafeQueue {
public:
  SafeQueue() : q(), m(), cv() {}

  void enqueue(T t) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    q.push(t);
    cv.notify_one();
  }

  T dequeue() {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
    while (q.empty()) cv.wait(lock);
    T val = q.front();
    q.pop();
    return val;
  }

private:
  std::queue<T> q;
  mutable std::mutex m;
  std::condition_variable cv;
};</code>

在此實作中，正確使用條件變數來等待隊列為空（或對於入隊方法為非空）的條件變為false。如果喚醒後佇列非空，執行緒只會執行所需的操作（使項目出列）。

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