如何检测内存访问冲突和/或内存争用情况？

Question

我有一个目标平台报告何时读取或写入内存以及何时获取/释放锁（例如，认为互斥锁）。 它报告程序计数器，数据地址和读/写标志。 我正在编写一个程序在接收报告的单独主机上使用此信息，以免干扰目标。 目标已经报告了该数据，因此我根本不会更改目标代码。

是否有参考文献或已有的算法可以进行这种检测？ 例如，当多个线程试图写入全局变量而不首先保护它时，一种检测竞争条件的方法。

我目前正在酝酿自己的计划，但我确信自己肯定已经有一些代码可以做到这一点。 或者至少是一些经过验证的算法。

注意这不是检测内存泄漏。

注意实现语言是C ++

我试图使检测代码与平台无关，因此我使用的是STL，而仅使用带有Boost，poco，loki之类的库的Standard C ++。

任何线索都会有所帮助

谢谢。

Answer 1

让您摆脱困境可能为时已晚，但这是行不通的。 线程争用是由线程之间的细微时序问题引起的。 您永远无法通过日志记录来诊断与计时相关的问题。 Heisenbergian，只是记录会更改线程的时间。 特别是您正在考虑的那种。 臭名昭著的是，有很多附带日志记录的软件一直处于打开状态，因为它会随着关闭状态而下降。

清除线程错误很难。 有效的工具是有意在代码中插入随机延迟的工具。 Microsoft CHESS是一个示例，也可以在本机代码上运行。

Answer 2

仅解决您的问题的一部分，比赛条件极其恶劣，因为没有很好的方法来测试它们。 根据定义，它们是难以预测的事件序列，很难诊断。 检测代码取决于种族状况实际上正在发生的事实，在这种情况下，无论如何，您很可能会看到错误的行为。 您添加的任何测试代码都可能使它们或多或少地出现，甚至可能更改时间以使它们根本不会出现。

与其尝试检测竞争状况，不如尝试通过程序设计来帮助您从一开始就更加灵活地进行竞争？

例如，如果您将全局变量简单地封装在一个对象中，该对象知道在访问时需要进行的所有适当保护，则线程不可能同时写入该对象，因为这样的接口不存在。 与尝试通过算法检测竞态条件相比，以编程方式防止竞态条件要容易得多（可能是在单元/子系统测试期间您仍然会发现某些情况）。

Answer 3

没有标准的方法，因为C / C ++标准没有处理特定于操作系统的概念，例如内存保护。 看一下Breakpad ，Mozilla在OS X，Win32或Linux等各种平台上使用的崩溃报告库。

Answer 4

请查看Andrei Alexandrescu的这篇文章： http : //www.drdobbs.com/184403766 ;jsessionid= LKUUBKFR00O0VQE1GHRSKH4ATMY32JVN

它主张在由多个线程访问的数据上使用volatile关键字。 如果您通过锁定机制消除了这种波动性，则将通过编译器错误知道需要锁定该数据的位置。

我使用了这种方法，发现它非常有用。

希望能有所帮助。

Answer 5

如果您可以在Valgrind下运行您的应用程序，则它包括一个名为Helgrind的工具，旨在检测以下种族： http ://valgrind.org/docs/manual/hg-manual.html