Question

在以下代码中：

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int ready = 0;

wait()
{
    int i;
    do
    {
        usleep(1000);
        pthead_mutex_lock(&mutex);
        i = ready;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    } while (i == 0);   
    printf("Finished\n");
}

signal()
{
    pthead_mutex_lock(&mutex);
    ready = 1;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

我们生成两个线程，我们在一个线程中调用wait，然后在另一个线程中调用signal我们也让编译器积极地进行优化。

现在代码的行为是否符合预期，或者我们是否需要使用volatile来使其工作？不同的编译器和库会以不同的方式处理它吗？

编辑：我希望互斥函数可能存在一些阻止优化的问题，或者编译器通常不会优化循环函数调用。

注意：我还没有编译和测试代码，如果有机会的话会这样做。

Answer 1

如果编译器在存在库函数调用时假设有关全局变量的任何内容，我会感到惊讶。话虽这么说，不稳定不会花费你任何东西，它显示了你的意图。我把它放在那里。

Answer 2

来自内核国王的一些观点：

http://kernel.org/doc/Documentation/volatile-considered-harmful.txt

Answer 3

挥发既不是必需的，也不是充分的。所以没有理由使用它。这是不够的，因为没有标准指定它将提供线程之间的可见性。没有必要，因为pthreads标准说互斥量就足够了。

更糟糕的是，使用它表明你是一个不称职的程序员，他试图在你的代码上撒上魔法粉尘来使它工作。它充斥着货物崇拜节目，任何看过代码的人都会推断出你不知道它不是必需的。更糟糕的是，他们可能认为你认为这已经足够了，并且他们会怀疑你编写的任何其他代码，担心你使用“volatile”来隐藏多线程错误而不是修复它们。

Answer 4

现在代码的行为是否符合预期，或者我们是否需要使用volatile来使其工作？

我建议在这种情况下使用volatile。虽然在这种情况下似乎不需要它。

IOW，我个人会添加volatile并删除锁定：设置/读取变量的值不需要它。

不同的编译器和库会以不同的方式处理吗？我希望互斥函数可能有一些东西会阻止自身优化，或者编译器通常不会优化循环函数调用。

在您的情况下，对函数的调用（pthread_mutex_lock（））具有副作用并更改执行环境。因此编译器必须重新读取可能通过调用函数而改变的全局变量。

确实，你想咨询C99的5.1.2.3 Program execution，我借用了这个术语。给你的味道：

[...]访问易失性对象，修改对象，修改文件或调用执行任何这些操作的函数都是副作用，它们是状态的变化执行环境。表达的评估可能产生副作用。在执行序列中称为序列点的某些特定点，先前评估的所有副作用应完整，并且不会发生后续评估的副作用。（序列点的摘要见附件C.）

在抽象机器中，所有表达式都按语义指定进行评估。实际实现不需要评估表达式的一部分，如果它可以推断出它的值未被使用并且不产生所需的副作用（包括由调用函数或访问易失性对象引起的任何副作用）。 [...]

摘自附件C：

以下是5.1.2.3中描述的序列点：
- 在评估参数之后调用函数（6.5.2.2）。

从此开始。

根据我的经验，编译器现在足够聪明，即使在积极优化时也不会对循环控制变量（全局变量）做任何事情。

Answer 5

是的，这里总是需要volatile int ready = 0;。

<强>更新
如果您不想围绕某些代码片段进行优化，可以在该代码周围使用#pragma指令（如果您的编译器支持它们）或者 - 这是完全可移植的 - 将代码移动到单独的文件并编译这些文件或者很少的优化后一种方法可能仍然需要使用volatile关键字，因为ready变量可能会被您可能想要优化的其他模块使用。

Answer 6

在优化存在的情况下需要挥发性。否则，就绪的读取可以合法地移出while循环。

假设标准未承诺的优化限制现在可能没问题，但随着编译器的改进，将给未来的维护者带来极大的悲痛。

易变和多线程？

6 个答案: