std :: atomic bool變量的訪問順序

Question

我有一個訪問（讀取和寫入） std::atomic<bool>變量的函數。 我試圖了解指令的執行順序，以便確定atomic是否足夠，或者我必須在這里使用互斥體。 功能如下：

// somewhere member var 'executing' is defined as std::atomic<bool>`

int A::something(){

    int result = 0;
    // my intention is only one thread should enter next block
    // others should just return 0
    if(!executing){
        executing = true;

        ...
        // do some really long processing
        ...

        result    = processed;
        executing = false;
    }

    return result;
}

---

我已經閱讀了有關cppreference的頁面 ，其中提到-

std :: atomic模板的每個實例化和完全專業化都定義了一個原子類型。 如果一個線程寫入一個原子對象，而另一個線程讀取一個原子對象，則行為是明確定義的（有關數據競爭的詳細信息，請參閱內存模型）

在“內存模型” 頁面上 ，提到了以下內容-

當一個表達式的評估值寫入一個存儲位置，而另一個評估值讀取或修改相同的存儲器位置時，這些表達式就會發生沖突。 評估有兩個沖突的程序會發生數據爭用，除非其中任何一個

• 這兩個相互矛盾的評估都是原子操作（請參閱std :: atomic）

• 發生沖突的評估之一發生在另一評估之前（請參閱std :: memory_order）

如果發生數據爭用，則程序的行為是不確定的。

略低於它的內容是-

當線程從內存位置讀取值時，它可能會看到初始值，寫在同一線程中的值或寫在另一個線程中的值。 有關從線程進行的寫入對其他線程可見的順序的詳細信息，請參見std :: memory_order。

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這對我來說有點令人困惑，上面這3條語句中的哪一條實際上在發生？

當我執行if(!executing){ ，這條指令是原子指令嗎？ 更重要的是-是否保證沒有其他線程會進入if循環，如果有兩個線程將進入if循環，因為第一個線程將executing設為true ？

如果上述代碼有問題，我應該如何重寫它，以使其反映出最初的意圖。

Answer 1

如果我理解正確，則您正在嘗試確保只有一個線程將同時執行一段代碼。 這正是互斥量所做的。 由於您提到過如果互斥鎖不可用，您不希望線程阻塞，所以您可能想看看std::mutex的try_lock()方法。 請參閱std :: mutex的文檔 。

現在，為什么您的代碼無法按預期工作：簡化一下std :: atomic可以確保在並行訪問變量時不會出現數據爭用。 即有一個定義明確的讀寫順序。 這不足以滿足您的要求。 試想一下if分支：

if(!executing) {
   executing = true;

請記住，只有executing的讀寫操作是原子的。 至少留下了否定! 和if本身不同步。 有兩個線程，執行順序可能是這樣的：

1. 線程1讀取executing （原子上），值為false
2. 線程1否定從executing讀取的值，value = true
3. 線程1評估條件並進入分支
4. 線程2讀取executing （原子上），值為false
5. 線程1組executing為true
6. 線程2取反了該值，該值被讀取為false，現在又變為true
7. 線程2進入分支...

現在兩個線程都進入了分支。

我會根據以下建議提出建議：

std::mutex myMutex;

int A::something(){

    int result = 0;
    // my intention is only one thread should enter next block
    // others should just return 0
    if(myMutex.try_lock()){

        ...
        // do some really long processing
        ...

        result    = processed;
        myMutex.unlock();
    }

    return result;
}