Question

我有一个与多线程环境中单个读取或写入操作的可见性相关的问题。这是代码（纯C）：

volatile int flag = 0; // Global flag

线程A执行：

flag = 1;

线程B检查标志变量：

while (!flag); // Wait for flag

doSomething();

在线程B中读取标志变量是否有任何可见性问题？我是否需要做任何事情以确保线程B中的标记可见性。就像插入内存屏障一样。

基本上我的问题来自无锁算法。无锁算法基于本地复制概念。这是我从“AMD多核系统上的无锁编程”文章中得到的：

使用CAS进行内存共享的最简单方案是：


线程从共享内存加载一个值，在本地存储该值。

然后它对该值进行一些计算，产生一个新值。

最后，它尝试使用CAS更新原始内存位置，同时提交＆gt;新值和旧值进行比较。

for(;;)
{
    tail = Q->Tail;
    next = tail->next;

    if (tail == Q->Tail)
    {
       if (next == NULL)
       {

         if (CAS( &tail->next, NULL, new_node)) break;
       }
       else
       {
          CAS( &Q->Tail, tail, next);
       }
    }
}

CAS( &Q->Tail, tail, new_node);

所以我想知道当我们做tail = Q-＆gt;尾巴时我们需要关心的任何可见问题;？我已经google了很多但仍然困惑，希望得到清晰的理解。

最好的问候，丹尼斯

Answer 1

由于您将变量标记为volatile，因此编译器不会尝试将值缓存在寄存器中，以处理您的可见性问题。尽管如此，仔细检查生成的程序集并不会有什么坏处。

您仍应注意编译器或CPU重新排序写入操作。如果dosomething()函数中的代码依赖于另一个线程中发生的写入，则需要使用一些memory barriers来保留指令的顺序。

举个例子：

volatile int flag = 0;
volatile int value = 0;

...

value = 1;
flag = 1;

...

while (!flag);
if (!value) { ... }
dosomething();

这里编译器可以自由地进行以下优化：

flag = 1;
value = 1;

这将在99％的时间内正常工作，但是，每隔一段时间，线程将在两次写入之间中断，这总是会导致“有趣的”调试会话。为避免这种情况，您必须在写入标志之前放置编译器内存屏障。这将向编译器指示在屏障之前必须发生的任何事情。

即便这样做，你仍然有一个错误。很多CPU使用名为Out-of-order execution的东西。虽然您的处理器保证纯顺序代码不会出现问题，但并发代码要求保持一定的读写顺序。顾名思义，CPU没有这样的保证，你最终可能会遇到你试图避免使用编译器障碍的相同情况。解决方法是将CPU内存屏障放置在与编译器内存屏障相同的位置。这将告诉CPU在继续下一条指令之前完成并提交任何挂起的读或写。

请注意，我最近为自己解开了这个问题，所以我希望我能做到这一切。

在多线程环境中进行单个读取或写入操作的可见性

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