Question

我正在开发一个写入/读取器lock_free队列，该队列放置在共享内存中，该内存将由两个不同的Linux进程打开。这两个进程都使用MAP_SHARED打开shm。

队列看起来像这样：

typedef stuct {
    unsigned char Data[ 256 ];
} Element_Type;
typedef struct {
    unsigned int Snd_Cnt;
    unsigned int Rcv_Cnt;
    Element_Type Elems[ 100 ];
} Queue_Type;

OBS：两个Linux进程都打开相同的共享内存，并将其视为指向Queue_Type的指针。我们说指针是Shm_p。

编写者的Linux进程是这样的：

Tmp_Snd_Cnt = (Shm_p->Snd_Cnt + 1u) % 100;
__atomic_load(&Shm_p>Rcv_Cnt, &Tmp_Rcv_Cnt, __ATOMIC_ACQUIRE);
if (Tmp_Snd_Cnt != Tmp_Rcv_Cnt) {
    memcpy(&Shm_p->Elems[ Tmp_Snd_Cnt ].Data[ 0 ], pointer_to_real_data, size_of_real_data <= 256);
    __atomic_store(&Shm_p>Snd_Cnt, &Tmp_Snd_Cnt, __ATOMIC_RELEASE);
}

读者的Linux进程是这样的：

Tmp_Rcv_Cnt = Shm_p->Rcv_Cnt;
__atomic_load(&Shm_p>Snd_Cnt, &Tmp_Snd_Cnt, __ATOMIC_ACQUIRE);
if (Tmp_Snd_Cnt != Tmp_Rcv_Cnt) {
    pointer_to_real_data = &Shm_p->Elems[ Tmp_Rcv_Cnt ].Data[ 0 ];
    Tmp_Rcv_Cnt = (Tmp_Rcv_Cnt + 1u) % 100;
    __atomic_store(&Shm_p>Rcv_Cnt, &Tmp_Rcv_Cnt, __ATOMIC_RELEASE);
}

我的问题是，您认为种族和东西之类的方法存在任何问题吗？

我所看到的是以下内容：有时，读取器会获得pointer_to_real_data指向未更新的数据。这表明GCC已将memcpy放置在atomic_store之后（即，编译时指令重新排序）。为了减轻这种情况，我在编写器代码中的原子存储之前放置了asm volatile("" : : : "memory")。读者得到了正确的数据。

为了使事情变得更加陌生，我取消了asm的可变性并再次进行编译。代码开始起作用。（在再次测试之前，我已经清除了shm）。

因此，很明显，在第一种情况下，当读者获取未更新的数据时，编译器在没有asm volatile的情况下做了一些奇怪的事情。可能是什么？

现在，为了安全起见，我将asm volatile保存在其中，以指示编译器不要对代码重新排序。

谢谢。

最新编辑（为了减轻在存储Rcv_Cnt之后读取器变慢的情况下覆盖指标指针数据的问题）：

typedef stuct {
    unsigned char Data[ 256u ];
} Base_Element_Type;
typedef stuct {
    unsigned int      Idx;
    Base_Element_Type Base_Elems[ 2u ];
} Element_Type;
typedef struct {
    unsigned int Snd_Cnt;
    unsigned int Rcv_Cnt;
    Element_Type Elems[ 100u ];
} Queue_Type;

作者代码：

Tmp_Snd_Cnt = (Shm_p->Snd_Cnt + 1u) % 100u;
__atomic_load(&Shm_p>Rcv_Cnt, &Tmp_Rcv_Cnt, __ATOMIC_ACQUIRE);
if (Tmp_Snd_Cnt != Tmp_Rcv_Cnt) {
    Elem_p = &Shm_p->Elems[ Tmp_Snd_Cnt ];
    memcpy(&Elem_p->Base_Elems[ Elem_p->Idx ].Data[ 0u ], pointer_to_real_data, size_of_real_data <= 256u);
    __atomic_store(&Shm_p>Snd_Cnt, &Tmp_Snd_Cnt, __ATOMIC_RELEASE);
}

阅读器代码：

Tmp_Rcv_Cnt = Shm_p->Rcv_Cnt;
__atomic_load(&Shm_p>Snd_Cnt, &Tmp_Snd_Cnt, __ATOMIC_ACQUIRE);
if (Tmp_Snd_Cnt != Tmp_Rcv_Cnt) {
    Elem_p = &Shm_p->Elems[ Tmp_Rcv_Cnt ];
    pointer_to_real_data = &Elem_p->Base_Elems[ Elem_p->Idx ].Data[ 0u ];
    Elem_p->Idx = (Elem_p->Idx + 1u) % 2u;  
    Tmp_Rcv_Cnt = (Tmp_Rcv_Cnt + 1u) % 100u;
    __atomic_store(&Shm_p>Rcv_Cnt, &Tmp_Rcv_Cnt, __ATOMIC_RELEASE);
}

这应该有效...对吧！

内置Gcc的LockFree队列

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