Question

我想问一下有关多线程的最简单的Mutex方法。以下代码是否是线程安全的（快速n-dirty）？

class myclass
{
    bool locked;
    vector<double> vals;

    myclass();
    void add(double val);
};

void myclass::add(double val)
{
    if(!locked)
    {
        this->locked = 1;
        this->vals.push_back(val);
        this->locked = 0;
    }
    else
    {
        this->add(val);
    }
}

int main()
{
    myclass cls;
    //start parallelism
    cls.add(static_cast<double>(rand()));
}

这有用吗？它是线程安全的吗？我只想了解如何编写最简单的互斥锁。

如果你对我的例子有任何建议，那就太好了。

谢谢。

感谢您说这不起作用。你能建议一个独立于编译器的修复程序吗？

Answer 1

它是线程安全的吗？

当然不是。如果在检查和设置锁之间抢占线程，则第二个线程可以获取该锁;如果控制然后返回到第一个线程，那么两者都将获得它。（当然，在现代处理器上，两个或多个内核可以同时执行相同的指令，以获得更多的欢乐。）

至少，你需要一个原子测试和设置操作来实现这样的锁。 C ++ 11库提供了这样的东西：

std::atomic_flag locked;

if (!locked.test_and_set()) {
    vals.push_back(val);
    locked.clear();
} else {
    // I don't know exactly what to do here; 
    // but recursively calling add() is a very bad idea.
}

或更好：

std::mutex mutex;

std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
vals.push_back(val);

如果您有较旧的实现，那么您将不得不依赖于您可以使用的任何扩展/库，因为当时语言或标准库没有任何帮助。

Answer 2

不，这不是线程安全的。

之间有一场比赛

if(!locked)

和

this->locked = 1;

如果这两个语句之间存在上下文切换，则锁定机制会崩溃。您需要原子test and set指令，或者只需使用现有的mutex。

Answer 3

此代码不提供vals向量的原子修改。请考虑以下情形：

//<<< Suppose it's 0
if(!locked)
{   //<<< Thread 0 passes the check
    //<<< Context Switch - and Thread 1 is also there because locked is 0
    this->locked = 1;
    //<<< Now it's possible for one thread to be scheduled when another one is in
    //<<< the middle of modification of the vector
    this->vals.push_back(val);
    this->locked = 0;
}

Answer 4

这有用吗？它是线程安全的吗？

没有。它有时会失败。

只有当其他线程从不在执行这两行之间执行任何操作时，您的互斥锁才会起作用：

if(!locked)
{
    this->locked = 1;

......你还没确定。

要了解互斥锁写作的，请参阅this SO post。

Answer 5

不，这不是线程安全的。

考虑两个线程在或多或少同时运行myclass::add。另外，假设.locked的值为false。

第一个线程执行直到并包括这一行：

if(!locked)
{

现在假设系统将上下文切换到第二个线程。它也可以执行同一行。

现在我们有两个不同的主题，都认为他们有独占访问权限，并且都在if的!locked条件内。

他们将同时或多或少地呼叫vals.push_back()。

动臂。

Answer 6

其他人已经展示了你的互斥锁如何失败，所以我不会重复他们的观点。我只会添加一件事：最简单的互斥实现比你的代码复杂得多。

如果你对这个细节很感兴趣（或者即使你不是 - 这是每个软件开发人员应该知道的东西），你应该看看Leslie Lamport's Bakery Algorithm并从那里开始。

Answer 7

您不能在C ++中实现它。您必须使用LOCK CMPXCHG。这是我对here的回答：

; BL is the mutex id
; shared_val, a memory address

CMP [shared_val],BL ; Perhaps it is locked to us anyway
JZ .OutLoop2
.Loop1:
CMP [shared_val],0xFF ; Free
JZ .OutLoop1 ; Yes
pause ; equal to rep nop.
JMP .Loop1 ; Else, retry

.OutLoop1:

; Lock is free, grab it
MOV AL,0xFF
LOCK CMPXCHG [shared_val],BL
JNZ .Loop1 ; Write failed

.OutLoop2: ; Lock Acquired

最简单的Mutex。这个例子有用吗？它是线程安全的吗？

7 个答案: