C++中将数据从事件线程传递到持续运行的线程的最有效方式（20）

Question

我正在进行一个研究项目，本质上是一个以 30 fps 显示一系列图像的 Windows 窗口。我最初一直在使用 GLFW。但是，API 的问题（尽管非常方便）是当用户通过单击并拖动窗口标题栏来移动窗口时，或者当用户将鼠标按住窗口的右下角时（调整手柄）不移动鼠标，窗口的内容不会刷新（由于 Windows 的模态性质，如果我做对了，它不会释放对这种特殊情况的关注）。

所以我需要创建两个线程：一个用于处理循环（处理图像并将它们每 1/30 秒显示到屏幕上）和一个处理事件（鼠标）。因为在这个项目中，我不能使用 GLFW 回调函数来捕获事件（我的约束），我需要使用本机 Windows API。但是为了简化代码，我将只是伪造事件的创建。这个想法是在主线程中捕获事件，将它们推送到队列中。然后负责处理和显示图像的线程获取事件队列，取消排队（并处理）事件，然后为图像做它的事情，等待 1/30 秒（减去做这些事情所花费的所有时间上面），继续前进。

下面的代码似乎有效。

• 每次触发事件时，都会调用

  handle_event

  函数。它锁定互斥锁，并将事件添加到

  event_queue

  。当我们从函数返回时，互斥锁被解锁。
• 处理线程，获取锁，取消事件队列等（在下面的示例中，我只是从队列中弹出事件）。

#include <iostream>

#include <queue>
#include <chrono>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

using namespace std::chrono_literals;

std::mutex m;

struct Event
{
    int msg;
};

std::queue<Event> event_queue;

void handle_event()
{
    std::cerr << "new event " << std::endl;
    std::lock_guard lock(m);
    event_queue.push({0});
}

using one_cycle = std::chrono::duration<std::int64_t, std::ratio<1, 30>>;
auto time_point = std::chrono::steady_clock::now() + one_cycle{0};

void constantly_running_proc()
{
    while (1) {
        {
            std::lock_guard lock(m);
            std::cerr << "event queue size: " << event_queue.size() << std::endl;
            while (!event_queue.empty()) {
                Event e = event_queue.back();
                event_queue.pop();
                //do_something_with_event(e);
            }
        }
        
        // process the events
        // ...

        // process the current frame
        // ...

        time_point += one_cycle{1};
        std::this_thread::sleep_until(time_point);
        
        //display_frame();
    }
}

int main() 
{
    std::thread t(constantly_running_proc);
    while (1) {
        handle_event();
        std::this_thread::sleep_for(100ms * rand() / (float)RAND_MAX);
    }

    return 0;
}

1. 首先，这对您来说是否正确？你看到这段代码有什么问题吗？

2. 虽然它在实践中似乎有效，但

   constantly_running_proc

   总是获取互斥锁以线程安全的方式访问事件队列，即使队列为空也是一种浪费。这可能没什么大不了的。但是因为对于这个练习，我试图尽可能地提高语言允许的效率（它需要在 1/30 秒内说出来，并且图像的处理可能很繁重 - 节省周期可能是一件好事在这种情况下。我也在学习。我一直在思考和尝试使用

   condition_variable

   。我试过这个：

std::condition_variable cv;

void handle_event()
{
    std::cerr << "new event " << std::endl;
    std::lock_guard lock(m);
    event_queue.push({0});
    cv.notify_one();
}

void constantly_running_proc2()
{
    while (1) {
        
        // process the current frame
        // ...

        time_point += one_cycle{1};
        std::unique_lock lock(m);
        if (cv.wait_until(lock, time_point, []() { return !event_queue.empty(); })) {
            std::cerr << "event queue size: " << event_queue.size() << std::endl;
            while (!event_queue.empty()) {
                event_queue.pop();
            }
            std::this_thread::sleep_until(time_point);
        }
        else {
            // timeout - nothing to do
        }
        
        //display_frame();
    }
}

我想这也行，但是在

std::this_thread::sleep_until

块内添加另一个

if (cv.wait_until)

似乎有点矫枉过正。

非常感谢向 C++ 专家/大师学习这个问题（我希望将来会有很多人愿意找到答案）。