Question

让我有这个循环：

static a;
for (static int i=0; i<10; i++)
{
   a++;
   ///// point A
}

到这个循环2个线程进入......

我不确定某事......如果thread1进入POINT A会发生什么，保持在那里，而THREAD2进入循环10次，但是在将第10个循环增加到10之后，在检查i的值之前，如果它小于10， Thread1正在退出循环并假设增加i并再次进入循环。 Thread1将增加的价值是什么（我将会看到）？它会是10还是0？

是否可以认为Thread1会将i递增为1，然后线程2将再次循环9次（并且它们可能是8,7等等）

感谢

Answer 1

如果多个线程之间共享i，则所有投注均已关闭。在另一个线程的执行过程中，任何线程都可以在任何点上递增i（包括该线程的递增操作的中途）。在上面的代码中没有任何有意义的方法来推理i的内容。不要那样做。要么为每个线程提供自己的i副本，要么增加和比较10个单个原子操作。

Answer 2

你必须意识到增量操作实际上是真的：

read the value
add 1
write the value back

你必须问自己，如果其中两个同时发生在两个独立的线程中会发生什么：

static int a = 0;

thread 1 reads a (0)
adds 1 (value is 1)
thread 2 reads a (0)
adds 1 (value is 1)
thread 1 writes (1)
thread 2 writes (1)

对于两个同时增量，您可以看到其中一个可能会丢失，因为两个线程都读取了预先递增的值。

您提供的示例因静态循环索引而变得复杂，我最初没有注意到。由于这是c ++代码，标准实现是所有线程都可以看到静态变量，因此所有线程只有一个循环计数变量。理所当然的事情是使用普通的自动变量，因为每个线程都有自己的，不需要锁定。

这意味着虽然有时你会失去增量，但你也可能获得它们，因为循环本身可能会丢失计数并重复多次。总而言之，这是不该做的一个很好的例子。

Answer 3

这不是一个微妙的问题，因为如果同步成为问题，你绝不会在实际代码中允许这样做。

Answer 4

我将在你的循环中使用i++：

for (static int i=0; i<10; i++)
{
}

因为它模仿a。（注意，static这里很奇怪）

考虑线程A是否在到达i++时被暂停。线程B一直获得i到9，进入i++并使其成为10.如果它继续前进，则循环将存在。啊，但现在线程A恢复了！所以它从中断的地方继续：增加i！所以i变成11，你的循环被塞进去了。

线程共享数据时，需要对其进行保护。如果您的平台支持，您还可以使i++和i < 10以原子方式（永不被中断）发生。

Answer 5

您应该使用mutual exclusion来解决此问题。

Answer 6

这就是为什么在多线程环境中，我们假设使用锁。

在你的情况下，你应该写：

bool test_increment(int& i)
{
  lock()
  ++i;
  bool result = i < 10;
  unlock();
  return result;
}

static a;
for(static int i = -1 ; test_increment(i) ; )
{
   ++a;
   // Point A
}

现在问题消失了。请注意lock()和unlock()应该锁定和解锁所有尝试访问i的线程共有的互斥锁！

Answer 7

是的，任何一个线程都可以完成该循环中的大部分工作。但正如Dynite解释的那样，这将（并且应该）永远不会出现在实际代码中。如果同步是一个问题，您应该提供互斥（Boost，pthread或Windows线程）互斥，以防止此类竞争条件。

Answer 8

为什么要使用静态循环计数器？

这有点像家庭作业，而且很糟糕。

Answer 9

两个线程都有自己的i副本，因此行为可以是任何东西。这就是为什么会出现这样一个问题。

当您使用互斥锁或临界区时，线程通常会同步，但如果变量不是易失性的话，即使这样也不是绝对保证。

毫无疑问，有人会指出“volatile在多线程中毫无用处！”但人们说很多蠢事。你不必有波动，但它对某些事情有帮助。

Answer 10

如果你的“int”不是原子机器字大小（想想64位地址+模拟32位VM的数据），你将"word-tear"。在这种情况下，你的“int”是32位，但是机器以原子方式寻址64。现在你必须读取全部64，增加一半，并将它们全部写回。

这是一个更大的问题;如果你真的想要血淋淋的细节，可以在处理器指令集上使用gret gcc，以及如何在任何地方实现“volatile”。

添加“volatile”并查看机器代码的更改方式。如果您不是低头看芯片寄存器，请使用boost库并完成它。

Answer 11

如果需要同时增加多个线程的值，则查找“原子操作”。对于linux，查找“gcc atomic operations”。大多数平台都有硬件支持，可以进行原子递增，添加，比较和交换等。对于这个原因，锁定会过于强大......原子公司比锁定公司解锁更快。如果您必须同时更改大量字段，则可能需要锁定，尽管您可以使用大多数原子操作一次更改128位字段。

volatile与原子操作不同。 Volatile帮助编译器知道何时使用变量副本是个坏主意。在其使用中，当您有多个线程更改数据时，volatile非常重要，您希望在没有锁定的情况下读取“最新版本”。 Volatile仍然无法修复你的a ++问题，因为两个线程可以同时读取“a”的值，然后两个都增加相同的“a”，然后最后一个写“a”获胜并且你丢失了一个inc。易失性会降低优化代码的速度，因为不要让编译器在寄存器中保存值而不是。

线程同步 - 微妙的问题

11 个答案: