xref: /llvm-project/libcxx/include/__cxx03/__condition_variable/condition_variable.h (revision ce7771902dc50d900de639d499a60486b83f70e0)
1e78f53d1SNikolas Klauser //===----------------------------------------------------------------------===//
2e78f53d1SNikolas Klauser //
3e78f53d1SNikolas Klauser // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4e78f53d1SNikolas Klauser // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5e78f53d1SNikolas Klauser // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6e78f53d1SNikolas Klauser //
7e78f53d1SNikolas Klauser //===----------------------------------------------------------------------===//
8e78f53d1SNikolas Klauser 
9*ce777190SNikolas Klauser #ifndef _LIBCPP___CXX03___CONDITION_VARIABLE_CONDITION_VARIABLE_H
10*ce777190SNikolas Klauser #define _LIBCPP___CXX03___CONDITION_VARIABLE_CONDITION_VARIABLE_H
11e78f53d1SNikolas Klauser 
1273fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__chrono/duration.h>
1373fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__chrono/steady_clock.h>
1473fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__chrono/system_clock.h>
1573fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__chrono/time_point.h>
1673fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__config>
1773fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__mutex/mutex.h>
1873fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__mutex/unique_lock.h>
1973fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__system_error/system_error.h>
2073fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__thread/support.h>
2173fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__type_traits/enable_if.h>
2273fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__type_traits/is_floating_point.h>
2373fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__utility/move.h>
2473fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/limits>
2573fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/ratio>
26e78f53d1SNikolas Klauser 
27e78f53d1SNikolas Klauser #if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
28e78f53d1SNikolas Klauser #  pragma GCC system_header
29e78f53d1SNikolas Klauser #endif
30e78f53d1SNikolas Klauser 
31e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_PUSH_MACROS
3273fbae83SNikolas Klauser #include <__cxx03/__undef_macros>
33e78f53d1SNikolas Klauser 
34e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD
35e78f53d1SNikolas Klauser 
36e78f53d1SNikolas Klauser #ifndef _LIBCPP_HAS_NO_THREADS
37e78f53d1SNikolas Klauser 
38e78f53d1SNikolas Klauser // enum class cv_status
39e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_DECLARE_STRONG_ENUM(cv_status){no_timeout, timeout};
40e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_DECLARE_STRONG_ENUM_EPILOG(cv_status)
41e78f53d1SNikolas Klauser 
42e78f53d1SNikolas Klauser class _LIBCPP_EXPORTED_FROM_ABI condition_variable {
43e78f53d1SNikolas Klauser   __libcpp_condvar_t __cv_ = _LIBCPP_CONDVAR_INITIALIZER;
44e78f53d1SNikolas Klauser 
45e78f53d1SNikolas Klauser public:
46e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI _LIBCPP_CONSTEXPR condition_variable() _NOEXCEPT = default;
47e78f53d1SNikolas Klauser 
48e78f53d1SNikolas Klauser #  ifdef _LIBCPP_HAS_TRIVIAL_CONDVAR_DESTRUCTION
49e78f53d1SNikolas Klauser   ~condition_variable() = default;
50e78f53d1SNikolas Klauser #  else
51e78f53d1SNikolas Klauser   ~condition_variable();
52e78f53d1SNikolas Klauser #  endif
53e78f53d1SNikolas Klauser 
54e78f53d1SNikolas Klauser   condition_variable(const condition_variable&)            = delete;
55e78f53d1SNikolas Klauser   condition_variable& operator=(const condition_variable&) = delete;
56e78f53d1SNikolas Klauser 
57e78f53d1SNikolas Klauser   void notify_one() _NOEXCEPT;
58e78f53d1SNikolas Klauser   void notify_all() _NOEXCEPT;
59e78f53d1SNikolas Klauser 
60e78f53d1SNikolas Klauser   void wait(unique_lock<mutex>& __lk) _NOEXCEPT;
61e78f53d1SNikolas Klauser   template <class _Predicate>
62e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_METHOD_TEMPLATE_IMPLICIT_INSTANTIATION_VIS void wait(unique_lock<mutex>& __lk, _Predicate __pred);
63e78f53d1SNikolas Klauser 
64e78f53d1SNikolas Klauser   template <class _Clock, class _Duration>
65e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_METHOD_TEMPLATE_IMPLICIT_INSTANTIATION_VIS cv_status
66e78f53d1SNikolas Klauser   wait_until(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __t);
67e78f53d1SNikolas Klauser 
68e78f53d1SNikolas Klauser   template <class _Clock, class _Duration, class _Predicate>
69e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_METHOD_TEMPLATE_IMPLICIT_INSTANTIATION_VIS bool
70e78f53d1SNikolas Klauser   wait_until(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __t, _Predicate __pred);
71e78f53d1SNikolas Klauser 
72e78f53d1SNikolas Klauser   template <class _Rep, class _Period>
73e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_METHOD_TEMPLATE_IMPLICIT_INSTANTIATION_VIS cv_status
74e78f53d1SNikolas Klauser   wait_for(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::duration<_Rep, _Period>& __d);
75e78f53d1SNikolas Klauser 
76e78f53d1SNikolas Klauser   template <class _Rep, class _Period, class _Predicate>
77e78f53d1SNikolas Klauser   bool _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI
78e78f53d1SNikolas Klauser   wait_for(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::duration<_Rep, _Period>& __d, _Predicate __pred);
79e78f53d1SNikolas Klauser 
80e78f53d1SNikolas Klauser   typedef __libcpp_condvar_t* native_handle_type;
81e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI native_handle_type native_handle() { return &__cv_; }
82e78f53d1SNikolas Klauser 
83e78f53d1SNikolas Klauser private:
84e78f53d1SNikolas Klauser   void
85e78f53d1SNikolas Klauser   __do_timed_wait(unique_lock<mutex>& __lk, chrono::time_point<chrono::system_clock, chrono::nanoseconds>) _NOEXCEPT;
86e78f53d1SNikolas Klauser #  if defined(_LIBCPP_HAS_COND_CLOCKWAIT)
87e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI void
88e78f53d1SNikolas Klauser   __do_timed_wait(unique_lock<mutex>& __lk, chrono::time_point<chrono::steady_clock, chrono::nanoseconds>) _NOEXCEPT;
89e78f53d1SNikolas Klauser #  endif
90e78f53d1SNikolas Klauser   template <class _Clock>
91e78f53d1SNikolas Klauser   _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI void
92e78f53d1SNikolas Klauser   __do_timed_wait(unique_lock<mutex>& __lk, chrono::time_point<_Clock, chrono::nanoseconds>) _NOEXCEPT;
93e78f53d1SNikolas Klauser };
94e78f53d1SNikolas Klauser #endif // !_LIBCPP_HAS_NO_THREADS
95e78f53d1SNikolas Klauser 
96e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Rep, class _Period, __enable_if_t<is_floating_point<_Rep>::value, int> = 0>
97e78f53d1SNikolas Klauser inline _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI chrono::nanoseconds __safe_nanosecond_cast(chrono::duration<_Rep, _Period> __d) {
98e78f53d1SNikolas Klauser   using namespace chrono;
99e78f53d1SNikolas Klauser   using __ratio       = ratio_divide<_Period, nano>;
100e78f53d1SNikolas Klauser   using __ns_rep      = nanoseconds::rep;
101e78f53d1SNikolas Klauser   _Rep __result_float = __d.count() * __ratio::num / __ratio::den;
102e78f53d1SNikolas Klauser 
103e78f53d1SNikolas Klauser   _Rep __result_max = numeric_limits<__ns_rep>::max();
104e78f53d1SNikolas Klauser   if (__result_float >= __result_max) {
105e78f53d1SNikolas Klauser     return nanoseconds::max();
106e78f53d1SNikolas Klauser   }
107e78f53d1SNikolas Klauser 
108e78f53d1SNikolas Klauser   _Rep __result_min = numeric_limits<__ns_rep>::min();
109e78f53d1SNikolas Klauser   if (__result_float <= __result_min) {
110e78f53d1SNikolas Klauser     return nanoseconds::min();
111e78f53d1SNikolas Klauser   }
112e78f53d1SNikolas Klauser 
113e78f53d1SNikolas Klauser   return nanoseconds(static_cast<__ns_rep>(__result_float));
114e78f53d1SNikolas Klauser }
115e78f53d1SNikolas Klauser 
116e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Rep, class _Period, __enable_if_t<!is_floating_point<_Rep>::value, int> = 0>
117e78f53d1SNikolas Klauser inline _LIBCPP_HIDE_FROM_ABI chrono::nanoseconds __safe_nanosecond_cast(chrono::duration<_Rep, _Period> __d) {
118e78f53d1SNikolas Klauser   using namespace chrono;
119e78f53d1SNikolas Klauser   if (__d.count() == 0) {
120e78f53d1SNikolas Klauser     return nanoseconds(0);
121e78f53d1SNikolas Klauser   }
122e78f53d1SNikolas Klauser 
123e78f53d1SNikolas Klauser   using __ratio         = ratio_divide<_Period, nano>;
124e78f53d1SNikolas Klauser   using __ns_rep        = nanoseconds::rep;
125e78f53d1SNikolas Klauser   __ns_rep __result_max = numeric_limits<__ns_rep>::max();
126e78f53d1SNikolas Klauser   if (__d.count() > 0 && __d.count() > __result_max / __ratio::num) {
127e78f53d1SNikolas Klauser     return nanoseconds::max();
128e78f53d1SNikolas Klauser   }
129e78f53d1SNikolas Klauser 
130e78f53d1SNikolas Klauser   __ns_rep __result_min = numeric_limits<__ns_rep>::min();
131e78f53d1SNikolas Klauser   if (__d.count() < 0 && __d.count() < __result_min / __ratio::num) {
132e78f53d1SNikolas Klauser     return nanoseconds::min();
133e78f53d1SNikolas Klauser   }
134e78f53d1SNikolas Klauser 
135e78f53d1SNikolas Klauser   __ns_rep __result = __d.count() * __ratio::num / __ratio::den;
136e78f53d1SNikolas Klauser   if (__result == 0) {
137e78f53d1SNikolas Klauser     return nanoseconds(1);
138e78f53d1SNikolas Klauser   }
139e78f53d1SNikolas Klauser 
140e78f53d1SNikolas Klauser   return nanoseconds(__result);
141e78f53d1SNikolas Klauser }
142e78f53d1SNikolas Klauser 
143e78f53d1SNikolas Klauser #ifndef _LIBCPP_HAS_NO_THREADS
144e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Predicate>
145e78f53d1SNikolas Klauser void condition_variable::wait(unique_lock<mutex>& __lk, _Predicate __pred) {
146e78f53d1SNikolas Klauser   while (!__pred())
147e78f53d1SNikolas Klauser     wait(__lk);
148e78f53d1SNikolas Klauser }
149e78f53d1SNikolas Klauser 
150e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Clock, class _Duration>
151e78f53d1SNikolas Klauser cv_status condition_variable::wait_until(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __t) {
152e78f53d1SNikolas Klauser   using namespace chrono;
153e78f53d1SNikolas Klauser   using __clock_tp_ns = time_point<_Clock, nanoseconds>;
154e78f53d1SNikolas Klauser 
155e78f53d1SNikolas Klauser   typename _Clock::time_point __now = _Clock::now();
156e78f53d1SNikolas Klauser   if (__t <= __now)
157e78f53d1SNikolas Klauser     return cv_status::timeout;
158e78f53d1SNikolas Klauser 
159e78f53d1SNikolas Klauser   __clock_tp_ns __t_ns = __clock_tp_ns(std::__safe_nanosecond_cast(__t.time_since_epoch()));
160e78f53d1SNikolas Klauser 
161e78f53d1SNikolas Klauser   __do_timed_wait(__lk, __t_ns);
162e78f53d1SNikolas Klauser   return _Clock::now() < __t ? cv_status::no_timeout : cv_status::timeout;
163e78f53d1SNikolas Klauser }
164e78f53d1SNikolas Klauser 
165e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Clock, class _Duration, class _Predicate>
166e78f53d1SNikolas Klauser bool condition_variable::wait_until(
167e78f53d1SNikolas Klauser     unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& __t, _Predicate __pred) {
168e78f53d1SNikolas Klauser   while (!__pred()) {
169e78f53d1SNikolas Klauser     if (wait_until(__lk, __t) == cv_status::timeout)
170e78f53d1SNikolas Klauser       return __pred();
171e78f53d1SNikolas Klauser   }
172e78f53d1SNikolas Klauser   return true;
173e78f53d1SNikolas Klauser }
174e78f53d1SNikolas Klauser 
175e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Rep, class _Period>
176e78f53d1SNikolas Klauser cv_status condition_variable::wait_for(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::duration<_Rep, _Period>& __d) {
177e78f53d1SNikolas Klauser   using namespace chrono;
178e78f53d1SNikolas Klauser   if (__d <= __d.zero())
179e78f53d1SNikolas Klauser     return cv_status::timeout;
180e78f53d1SNikolas Klauser   using __ns_rep                   = nanoseconds::rep;
181e78f53d1SNikolas Klauser   steady_clock::time_point __c_now = steady_clock::now();
182e78f53d1SNikolas Klauser 
183e78f53d1SNikolas Klauser #  if defined(_LIBCPP_HAS_COND_CLOCKWAIT)
184e78f53d1SNikolas Klauser   using __clock_tp_ns     = time_point<steady_clock, nanoseconds>;
185e78f53d1SNikolas Klauser   __ns_rep __now_count_ns = std::__safe_nanosecond_cast(__c_now.time_since_epoch()).count();
186e78f53d1SNikolas Klauser #  else
187e78f53d1SNikolas Klauser   using __clock_tp_ns     = time_point<system_clock, nanoseconds>;
188e78f53d1SNikolas Klauser   __ns_rep __now_count_ns = std::__safe_nanosecond_cast(system_clock::now().time_since_epoch()).count();
189e78f53d1SNikolas Klauser #  endif
190e78f53d1SNikolas Klauser 
191e78f53d1SNikolas Klauser   __ns_rep __d_ns_count = std::__safe_nanosecond_cast(__d).count();
192e78f53d1SNikolas Klauser 
193e78f53d1SNikolas Klauser   if (__now_count_ns > numeric_limits<__ns_rep>::max() - __d_ns_count) {
194e78f53d1SNikolas Klauser     __do_timed_wait(__lk, __clock_tp_ns::max());
195e78f53d1SNikolas Klauser   } else {
196e78f53d1SNikolas Klauser     __do_timed_wait(__lk, __clock_tp_ns(nanoseconds(__now_count_ns + __d_ns_count)));
197e78f53d1SNikolas Klauser   }
198e78f53d1SNikolas Klauser 
199e78f53d1SNikolas Klauser   return steady_clock::now() - __c_now < __d ? cv_status::no_timeout : cv_status::timeout;
200e78f53d1SNikolas Klauser }
201e78f53d1SNikolas Klauser 
202e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Rep, class _Period, class _Predicate>
203e78f53d1SNikolas Klauser inline bool
204e78f53d1SNikolas Klauser condition_variable::wait_for(unique_lock<mutex>& __lk, const chrono::duration<_Rep, _Period>& __d, _Predicate __pred) {
205e78f53d1SNikolas Klauser   return wait_until(__lk, chrono::steady_clock::now() + __d, std::move(__pred));
206e78f53d1SNikolas Klauser }
207e78f53d1SNikolas Klauser 
208e78f53d1SNikolas Klauser #  if defined(_LIBCPP_HAS_COND_CLOCKWAIT)
209e78f53d1SNikolas Klauser inline void condition_variable::__do_timed_wait(
210e78f53d1SNikolas Klauser     unique_lock<mutex>& __lk, chrono::time_point<chrono::steady_clock, chrono::nanoseconds> __tp) _NOEXCEPT {
211e78f53d1SNikolas Klauser   using namespace chrono;
212e78f53d1SNikolas Klauser   if (!__lk.owns_lock())
213e78f53d1SNikolas Klauser     __throw_system_error(EPERM, "condition_variable::timed wait: mutex not locked");
214e78f53d1SNikolas Klauser   nanoseconds __d = __tp.time_since_epoch();
215e78f53d1SNikolas Klauser   timespec __ts;
216e78f53d1SNikolas Klauser   seconds __s                 = duration_cast<seconds>(__d);
217e78f53d1SNikolas Klauser   using __ts_sec              = decltype(__ts.tv_sec);
218e78f53d1SNikolas Klauser   const __ts_sec __ts_sec_max = numeric_limits<__ts_sec>::max();
219e78f53d1SNikolas Klauser   if (__s.count() < __ts_sec_max) {
220e78f53d1SNikolas Klauser     __ts.tv_sec  = static_cast<__ts_sec>(__s.count());
221e78f53d1SNikolas Klauser     __ts.tv_nsec = (__d - __s).count();
222e78f53d1SNikolas Klauser   } else {
223e78f53d1SNikolas Klauser     __ts.tv_sec  = __ts_sec_max;
224e78f53d1SNikolas Klauser     __ts.tv_nsec = giga::num - 1;
225e78f53d1SNikolas Klauser   }
226e78f53d1SNikolas Klauser   int __ec = pthread_cond_clockwait(&__cv_, __lk.mutex()->native_handle(), CLOCK_MONOTONIC, &__ts);
227e78f53d1SNikolas Klauser   if (__ec != 0 && __ec != ETIMEDOUT)
228e78f53d1SNikolas Klauser     __throw_system_error(__ec, "condition_variable timed_wait failed");
229e78f53d1SNikolas Klauser }
230e78f53d1SNikolas Klauser #  endif // _LIBCPP_HAS_COND_CLOCKWAIT
231e78f53d1SNikolas Klauser 
232e78f53d1SNikolas Klauser template <class _Clock>
233e78f53d1SNikolas Klauser inline void condition_variable::__do_timed_wait(unique_lock<mutex>& __lk,
234e78f53d1SNikolas Klauser                                                 chrono::time_point<_Clock, chrono::nanoseconds> __tp) _NOEXCEPT {
235e78f53d1SNikolas Klauser   wait_for(__lk, __tp - _Clock::now());
236e78f53d1SNikolas Klauser }
237e78f53d1SNikolas Klauser 
238e78f53d1SNikolas Klauser #endif // _LIBCPP_HAS_NO_THREADS
239e78f53d1SNikolas Klauser 
240e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_END_NAMESPACE_STD
241e78f53d1SNikolas Klauser 
242e78f53d1SNikolas Klauser _LIBCPP_POP_MACROS
243e78f53d1SNikolas Klauser 
244*ce777190SNikolas Klauser #endif // _LIBCPP___CXX03___CONDITION_VARIABLE_CONDITION_VARIABLE_H
245