C#中的空合并运算符(??)是否是线程安全的？

Question

以下代码中是否存在可能导致a的竞争条件NullReferenceException？

- 要么 -

Callback在空合并运算符检查空值之后但在调用函数之前,是否可以将变量设置为null？

class MyClass {
    public Action Callback { get; set; }
    public void DoCallback() {
        (Callback ?? new Action(() => { }))();
    }
}

编辑

这是一个出于好奇而产生的问题.我通常不会这样编码.

我并不担心Callback变量变得陈旧.我担心会Exception被抛出DoCallback.

编辑#2

这是我的班级:

class MyClass {
    Action Callback { get; set; }
    public void DoCallbackCoalesce() {
        (Callback ?? new Action(() => { }))();
    }
    public void DoCallbackIfElse() {
        if (null != Callback) Callback();
        else new Action(() => { })();
    }
}

该方法DoCallbackIfElse具有可能抛出的竞争条件NullReferenceException.该DoCallbackCoalesce方法是否具有相同的条件？

这是IL输出:

MyClass.DoCallbackCoalesce:
IL_0000:  ldarg.0     
IL_0001:  call        UserQuery+MyClass.get_Callback
IL_0006:  dup         
IL_0007:  brtrue.s    IL_0027
IL_0009:  pop         
IL_000A:  ldsfld      UserQuery+MyClass.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1
IL_000F:  brtrue.s    IL_0022
IL_0011:  ldnull      
IL_0012:  ldftn       UserQuery+MyClass.<DoCallbackCoalesce>b__0
IL_0018:  newobj      System.Action..ctor
IL_001D:  stsfld      UserQuery+MyClass.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1
IL_0022:  ldsfld      UserQuery+MyClass.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate1
IL_0027:  callvirt    System.Action.Invoke
IL_002C:  ret         

MyClass.DoCallbackIfElse:
IL_0000:  ldarg.0     
IL_0001:  call        UserQuery+MyClass.get_Callback
IL_0006:  brfalse.s   IL_0014
IL_0008:  ldarg.0     
IL_0009:  call        UserQuery+MyClass.get_Callback
IL_000E:  callvirt    System.Action.Invoke
IL_0013:  ret         
IL_0014:  ldsfld      UserQuery+MyClass.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate3
IL_0019:  brtrue.s    IL_002C
IL_001B:  ldnull      
IL_001C:  ldftn       UserQuery+MyClass.<DoCallbackIfElse>b__2
IL_0022:  newobj      System.Action..ctor
IL_0027:  stsfld      UserQuery+MyClass.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate3
IL_002C:  ldsfld      UserQuery+MyClass.CS$<>9__CachedAnonymousMethodDelegate3
IL_0031:  callvirt    System.Action.Invoke
IL_0036:  ret    

在我看来,call UserQuery+MyClass.get_Callback在使用??操作员时只会被调用一次,但在使用时会被调用两次if...else.难道我做错了什么？

Answer 1

更新

如果我们在编辑澄清时排除了获取过时值的问题,那么null-coalescing选项将始终可靠地工作(即使无法确定确切的行为).替代版本(如果没有null那么称之为)然而不会,并且冒着风险NullReferenceException.

null-coalescing运算符Callback只会被计算一次.代表是不可变的:

组合操作(例如"组合"和"删除")不会更改现有代理.相反,这样的操作返回一个新的委托,其中包含操作的结果,未更改的委托或null.当操作的结果是不引用至少一个方法的委托时,组合操作返回null.当请求的操作无效时,组合操作返回未更改的委托.

另外,委托是引用类型,所以简单的读或写保证是原子的(C#语言规范,第5.5段):

以下数据类型的读取和写入是原子的:bool,char,byte,sbyte,short,ushort,uint,int,float和reference类型.

这确认了空合并运算符无法读取无效值,并且因为只有在不存在错误的情况下才会读取该值.

另一方面,条件版本一次读取委托,然后调用第二次独立读取的结果.如果第一次读取返回非空值但是在null第二次读取发生之前,委托是(原子地,但没有帮助)覆盖,则编译器最终调用Invoke空引用,因此将抛出异常.

所有这些都反映在IL的两种方法中.

原始答案

在没有相反的明确文件的情况下,是的,这里存在竞争条件,因为在更简单的情况下也存在竞争条件

public int x = 1;

int y = x == 1 ? 1 : 0;

原理是相同的:首先评估条件,然后生成表达式的结果(以后使用).如果发生了导致情况发生变化的事情,那就太晚了.

Answer 2

public void DoCallback() {
    (Callback ?? new Action(() => { }))();
}

保证相当于:

public void DoCallback() {
    Action local = Callback;
    if (local == null)
       local = new Action(() => { });
    local();
}

这是否会导致NullReferenceException取决于内存模型.记录Microsoft .NET框架内存模型永远不会引入额外的读取,因此测试null的值与将调用的值相同,并且您的代码是安全的.但是,ECMA-335 CLI内存模型不那么严格,允许运行时消除局部变量并访问Callback字段两次(我假设它是一个字段或访问一个简单字段的属性).

您应该标记该Callback字段volatile以确保使用正确的内存屏障 - 这使得即使在弱ECMA-335模型中代码也是安全的.

如果它不是性能关键代码,只需使用一个锁(读取回调到锁内部的局部变量就足够了,你不需要在调用委托时保持锁) - 其他任何需要有关内存模型的详细知识才能知道是否它是安全的,确切的细节可能会在未来的.NET版本中发生变化(与Java不同,Microsoft尚未完全指定.NET内存模型).