Question

我们正在一个非常简单的内存池中工作，我们发现了一个我们无法解决的非常有趣的错误。

算法的想法如下：有一堆＆＃34;可用＆＃34;内存块，所以每个块都有一个指向下一个可用块的指针。为了避免使用辅助数据结构，我们决定使用相同的内存块来存储指针。因此，通过解除引用此块来获取下一个可用块：void * nextChunk = *（（void **）chunk）

代码最初是用C ++原子实现的，但我们可以简化它并重现C原子内在函数的问题：

void *_topChunk;

void *getChunk()
{
    void *chunk;

    // Try to reserve a chunk (for these tests, it has been forced that _topChunk can never be null)
    do {
        chunk = _topChunk;
    } while(!__sync_bool_compare_and_swap(&_topChunk, chunk, *((void **)chunk)));

    return chunk;
}

void returnChunk(void *chunk)
{
    do {
        *((void **)chunk) = _topChunk;
    } while (!__sync_bool_compare_and_swap(&_topChunk, *((void **)chunk), chunk));
}

对于我们为调试此问题而运行的测试，我们生成了几个执行此操作的线程：

while (1) {
    void *ptr = getChunk();
    *((void **)ptr) = (void *)~0ULL;
    returnChunk(ptr);
}

在执行的某个时刻，getChunk（）会出现段错误，因为它试图取消引用0xfff ...指针。但是从returnChunk（）中编写的内容，*（（void **）chunk）永远不应该是0xfff ...，它应该是来自堆栈的有效指针。为什么不起作用？

我们还尝试使用中间void *，而不是直接使用dereference，结果完全相同。

Answer 1

我认为问题出在函数getChunk中。 __sync_bool_compare_and_swap的第三个参数可能已过时。让我们看一下稍微修改过的getChunk版本：

void *getChunk()
{
    void *chunk;
    void *chunkNext;

    // Try to reserve a chunk (for these tests, it has been forced that _topChunk can never be null)
    do {
        chunk = _topChunk;
        chunkNext = *(void **)chunk;
        //chunkNext might have been changed meanwhile, but chunk is the same!! 
    } while(!__sync_bool_compare_and_swap(&_topChunk, chunk, chunkNext));
    return chunk;
}

让我们假设我们有一个简单的三个块链，位于地址0x100,0x200和0x300。我们需要三个线程（A，B和C）来打破链条：

//The Chain: TOP -> 0x100 -> 0x200 -> 0x300 -> NIL
 Thread   
 A      chnk     = top;         //is 0x100
 A      chnkNext = *chnk;       //is 0x200
   B       chnk = top           //is 0x100
   B       chnkNext = *chnk;    //is 0x200
   B       syncSwap();          //okay, swap takes place
   B       return chnk;         //is 0x100
   /*** The Chain Now: TOP -> 0x200 -> 0x300 -> NIL ***/
     C        chnk = top;      //is 0x200
     C        chnkNext = *chnk //is 0x300
     C        syncSwap         //okay, swap takes place
     C        return chnk;     //is 0x200
   /*** The Chain Now: TOP -> 0x300 -> NIL ***/
   B       returnChunk(0x100); 
   /*** The Chain Now: TOP -> 0x100 -> 0x300 -> NIL ***/
 A      syncSwap(&Top, 0x100, 0x200 /*WRONG, *chnk IS NOW 0x300!!!!*/  );
 A      return chnk;

取消引用指针时的竞争条件

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