Question

问题很简单。 使用多线程的变量是否volatile甚至可以在C中的临界区（即互斥，信号量）中访问？为什么/为什么不呢？

#include <pthread.h>

  volatile int account_balance;
  pthread_mutex_t flag  = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

  void debit(int amount) {
   pthread_mutex_lock(&flag);
   account_balance -= amount;//Inside critical section
   pthread_mutex_unlock(&flag);
 }

示例或等效思考信号量怎么样？

Answer 1

对于多线程使用的变量是否应该是易变的，即使在C中的临界区（即互斥，信号量）中访问？为什么/为什么不呢？

没有

volatile在逻辑上无关紧要，因为它不就足够了。

实际上，这并不是真的 - volatile并不是无关紧要的，因为它可以隐藏代码中的并发问题，因此它可以正常运行＆＃34;大多数情况下＆＃34} ＃34;

所有volatile都告诉编译器＆＃34;这个变量可以在当前执行线程之外改变＆＃34;。挥发性决不会强制执行任何排序，原子性或 - 关键 - 可见性。仅仅因为CPU A上的线程2发生了变化int x，这并不意味着CPU D上的线程1甚至可以在任何特定时间看到更改 - 它有它自己的缓存值，volatile在内存一致性方面几乎没有任何意义，因为它不能保证排序。

英特尔文章底部的最后一条评论：Almost Useless for Multi-Threaded Programming说得最好：

如果您只是简单地添加“易失性”＆＃39;到共享的变量在线程之间认为可以解决您的共享数据问题为了理解为什么不这样做，你最终会收获奖励你应得的。

是的，无锁代码可以使用volatile。这些代码是由那些可能编写有关使用volatile，多线程代码和其他关于编译器的非常详细的主题的教程的人编写的。

Answer 2

不，volatile不应用于在pthread_mutex_lock()等pthreads同步函数的保护下访问的共享变量。

原因是POSIX保证同步函数本身提供所有必要的编译器障碍和同步以确保一致性（只要您遵循并行访问的POSIX规则 - 即您已使用pthreads同步函数确保没有线程可以写入共享变量，而另一个线程正在写入或读取它。）

Answer 3

我不知道为什么互联网上到处都有关于易失性的错误信息。您的问题的答案是是，您应该在关键部分中使用易变的变量。

我会给出一个人为的例子。假设你想在多个线程上运行这个函数：

int a;

void inc_a(void) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        a += 5;
    }
}

在这个网站上，每个人都会告诉你，在一个关键部分加上+ = 5就足够了：

int a;

void inc_a(void) {
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        enter_critical_section();
        a += 5;
        exit_critical_section();
    }
}

正如我所说，它是人为的，但人们会告诉你这是正确的，而绝对不是！如果编译器没有事先了解关键部分的功能，它们的语义是什么，没有什么能阻止编译器输出这段代码：

int a;

void inc_a(void) {
    register eax = a;

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        enter_critical_section();
        eax += 5;
        exit_critical_section();
    }

    a = eax;
}

此代码在单线程上下文中生成相同的输出，因此允许编译器执行此操作。但是在多线程上下文中，这可以输出线程数的25到25倍之间的任何内容。解决此问题的一种方法是使用原子构造，但这会产生性能影响，而您应该做的是使变量变为volatile。也就是说，除非你想要像这个社区的其他人一样，并盲目地相信你的C编译器。

具有互斥锁和信号量的volatile关键字

3 个答案: