Question

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函数class Test { struct hazard_pointer { std::atomic<void*> hp; std::atomic<std::thread::id> id; }; hazard_pointer hazard_pointers[max_hazard_pointers]; std::atomic<void*>& get_hazard_pointer_for_current_thread(){ std::thread::id id = std::this_thread::get_id(); for( int i =0; i < max_hazard_pointers; i++){ if( hazard_pointers[i].id.load() == id){ hazard_pointers[i].id.store(id); return hazard_pointers[i].hp; } } std::atomic<nullptr> ptr; return ptr; } }; int main() { Test* t =new Test(); std::thread t1([&t](){ while(1) t->get_hazard_pointer_for_current_thread();}); std::thread t2([&t](){ while(1) t->get_hazard_pointer_for_current_thread();}); t1.join(); t2.join(); return 0; }可以并行执行。有get_hazard_pointer_for_current_thread吗？由于原子操作，我的眼睛没有data race，但我不确定。

所以，请确认或解释为什么会有（数据）数据竞赛。

我们假设data race数组元素已初始化。

Answer 1

代码中有一些错误：

get_hazard_pointer_for_current_thread可能不会返回任何值 - 未定义的行为。
hazard_pointers数组元素未初始化。
if(hazard_pointers[i].id.load() == id) hazard_pointers[i].id.store(id);没有任何意义。

是的，有数据竞争。在语句if(hazard_pointers[i].id.load() == id)和hazard_pointers[i].id.store(id);之间，另一个帖子可能会更改hazard_pointers[i].id。您可能需要使用比较和交换指令。

Answer 2

我不认为您可以通过并发访问非原子数据来获得任何C ++ UB，但您的代码中似乎有the normal kind of race condition。

if (x==a) x = b几乎总是需要在无锁算法中进行原子读 - 修改 - 写（而不是单独的原子加载和原子库），除非出现这样的原因。如果b在支票和商店之间更改为x以外的其他内容，则仍然可以存储a。

（在这种情况下，唯一可以存储的是已经存在的值，正如@MargaretBloom指出的那样。所以没有＆＃34; bug＆＃34;，只是一堆无用的商店，如果这是唯一接触数组的代码。我假设你并没有打算写一个无用的例子，所以我认为这是一个错误。）

无锁编程并不容易，即使您使用默认std::memory_order_seq_cst的低性能方式对所有存储执行此操作，因此编译器到处都必须MFENCE。使所有atomic只能避免使用C ++ UB;您仍然必须仔细设计算法的逻辑，以确保它是正确的，即使来自其他线程的多个存储/加载在您自己的每个操作之间变得可见，以及类似的东西。（例如，请参阅Preshing's lock-free hash table。）

无UB是必要的（至少在理论上），但绝对不足以使代码正确/安全。无比赛意味着即使在原子访问之间也没有（有问题的）比赛。这是一个更强大但仍然不足以避免无错误的部分。

我说＆＃34;理论上＆＃34;因为在实践中，很多带UB的代码都按照我们期望的方式进行编译，并且只会在其他平台或未来的编译器上，或者在优化期间暴露UB的不同周围代码中咬你。

测试无法轻易检测到所有错误，尤其是如果您只测试强烈排序的x86硬件，但是这样的简单错误应该可以通过测试轻松检测到。

您的代码存在问题，更详细：

使用原子加载和单独的原子库进行非原子比较交换：

        if( hazard_pointers[i].id.load() == id){
            // a store from another thread can become visible here
            hazard_pointers[i].id.store(id);
            return hazard_pointers[i].hp;
        }

.store()应该是std::compare_exchange_strong，因此如果来自其他线程的商店更改了您的商店和商店之间的价值，则不会修改该值。（将其置于if放松或获取负载内仍然是一个好主意;我认为如果您希望该值在大多数情况下不匹配，则避免使用lock cmpxchg是一个好主意当没有线程在这些元素上找到匹配时，这应该让缓存行保持Shared。）

有数据竞争吗？

2 个答案: