C ++無鎖線程同步

Question

我有以下代碼：

bool sync=false;
int* ptr=NULL;
std::thread t([&](){
    do_a(); // long-time operation
    while(!sync){
        std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
    }
    do_b(ptr);
});
int val=do_c();  //long-time operation
ptr=&val;
sync=true;
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
....

但是當我在多處理器計算機上啟動它時，有時會發生do_b()從空指針開始的情況。 不能很好地理解這種行為。 編譯器會做一些優化嗎？ 還是我用柵欄錯了？ 這些柵欄是否確保線程之間的數據同步？

謝謝您的幫助。

Answer 1

您的程序嘗試按該順序寫入兩個存儲位置（ptr，sync）。 但是您還沒有告訴編譯器和/或CPU這是必須的。 您的編譯器可以自由地重新安排內存寫入的順序，以適應其目標（贏得毫無意義的基准測試）。 您的cpu可以自由地重新安排內存寫入以適合其目標（減少總線爭用，無意義的基准測試）。

因此，首先您應該告訴編譯器，實現所需的順序很重要。 您可以使用std :: atomic或可能是volatile指令（*）來完成此操作。

其次，您需要告訴您的CPU，您所依賴的是這些商店的可見順序。 在單個cpu中，程序順序（上方）和可見順序相同。 在多個CPU中，它們不僅不一定相同，而且會隨當前和過去的系統活動而變化。 因此@DanielLangr對圍欄位置的評論。 防護欄通知CPU，在防護欄之后的任何商店之前，必須先看到防護欄之前的所有商店。

（*）以基准為重點的編譯器編寫者已設法將波動降低到幾乎毫無意義，這表明了編譯器編寫者對實際客戶的鄙視。 奇怪的是，事實證明，“依靠機器語言寫那些位”比依靠“ de jour”標准編寫者的工件更容易維護。 “智能鏈接器”的出現最終可能會以30年的標准委員會未能采用的方式來中立系統編程語言。