Question

我遇到了一个（基本的）自旋锁互斥锁的问题，似乎没有按预期工作。

4个线程正在递增受此互斥锁保护的非原子计数器。结果与使互斥体看起来破碎的预期结果不匹配。

示例输出：

  result: 2554230
expected: 10000000

在我的环境中，它会在以下条件下发生：

flag为std::atomic<bool>，其他任何内容，例如std::atomic<int>或std::atomic_flag（test_and_set）都能正常运行。
使用gcc 6.3.1和-O3标志在X86_64上编译

我的问题是，有什么可以解释这种行为？

#include <iostream>
#include <vector>
#include <atomic>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <assert.h>

class my_mutex {
    std::atomic<bool> flag{false};

public:
    void lock()
    {
        while (flag.exchange(true, std::memory_order_acquire));
    }

    void unlock()
    {
        flag.store(false, std::memory_order_release);
    }
};


my_mutex mut;
static int counter = 0;


void increment(int cycles)
{
    for (int i=0; i < cycles; ++i)
    {
        std::lock_guard<my_mutex> lck(mut);

        ++counter;
    }
}

int main()
{
    std::vector<std::thread> vec;
    const int n_thr = 4;
    const int n_cycles = 2500000;

    for (int i = 0; i < n_thr; ++i)
        vec.emplace_back(increment, n_cycles);

    for(auto &t : vec)
        t.join();

    std::cout << "  result: " << counter << std::endl;
    std::cout << "expected: " << n_cycles * n_thr << std::endl;
}

修改

根据Voo的请求，这是increment() ..

的汇编输出

$ g++ -O3 increment.cpp
$ gdb a.out
Reading symbols from a.out...done.
(gdb) disassemble increment
Dump of assembler code for function increment(int):
   0x0000000000401020 <+0>:     mov    0x20122a(%rip),%ecx        # 0x602250 <_ZL7counter>
   0x0000000000401026 <+6>:     test   %edi,%edi
   0x0000000000401028 <+8>:     mov    $0x1,%edx
   0x000000000040102d <+13>:    lea    (%rdi,%rcx,1),%esi
   0x0000000000401030 <+16>:    jle    0x401058 <increment(int)+56>
   0x0000000000401032 <+18>:    nopw   0x0(%rax,%rax,1)
   0x0000000000401038 <+24>:    mov    %edx,%eax
   0x000000000040103a <+26>:    xchg   %al,0x20120c(%rip)        # 0x60224c <mut>
   0x0000000000401040 <+32>:    test   %al,%al
   0x0000000000401042 <+34>:    jne    0x401038 <increment(int)+24>
   0x0000000000401044 <+36>:    add    $0x1,%ecx
   0x0000000000401047 <+39>:    cmp    %ecx,%esi
   0x0000000000401049 <+41>:    mov    %ecx,0x201201(%rip)        # 0x602250 <_ZL7counter>
   0x000000000040104f <+47>:    movb   $0x0,0x2011f6(%rip)        # 0x60224c <mut>
   0x0000000000401056 <+54>:    jne    0x401038 <increment(int)+24>
   0x0000000000401058 <+56>:    repz retq
End of assembler dump.

Answer 1

您的代码是正确的。使用std :: memory_order_acquire

进行原子加载之前的bug 80004 - [6回归]非原子加载

原子bool无法保护非原子计数器

修改

1 个答案: