这个多线程C++代码需要'volatile'吗？

Question

我用C++编写了一个Windows程序,它有时使用两个线程:一个后台线程用于执行耗时的工作; 和另一个用于管理图形界面的线程.这样,程序仍然响应用户,这需要能够中止某个操作.线程通过共享bool变量进行通信,该变量设置为true当GUI线程通知工作线程中止时.这是实现此行为的代码(我已经删除了不相关的部分):

GUI线程执行的代码

class ProgressBarDialog : protected Dialog {

    /**
     * This points to the variable which the worker thread reads to check if it
     * should abort or not.
     */
    bool volatile* threadParameterAbort_;

    ...

    BOOL CALLBACK ProgressBarDialog::DialogProc( HWND dialog, UINT message, 
        WPARAM wParam, LPARAM lParam ) {

        switch( message ) {
            case WM_COMMAND :
                switch ( LOWORD( wParam ) ) {

                    ...

                    case IDCANCEL :
                    case IDC_BUTTON_CANCEL :
                        switch ( progressMode_ ) {
                            if ( confirmAbort() ) {
                                // This causes the worker thread to be aborted
                                *threadParameterAbort_ = true;
                            }
                            break;
                        }

                        return TRUE;
                }
        }

        return FALSE;
    }

    ...

};

工人线程执行的代码

class CsvFileHandler {

    /**
     * This points to the variable which is set by the GUI thread when this
     * thread should abort its execution.
     */
    bool volatile* threadParamAbort_;

    ...

    ParseResult parseFile( ItemList* list ) {
        ParseResult result;

        ...

        while ( readLine( &line ) ) {
            if ( ( threadParamAbort_ != NULL ) && *threadParamAbort_ ) {
                break;
            }

            ...
        }

        return result;
    }

    ...

};

threadParameterAbort_在两个线程中都指向bool在结构中声明的变量,该变量在创建时传递给工作线程.它被宣布为

bool volatile abortExecution_;

我的问题是:我需要在volatile这里使用,上面的代码是否足以确保程序是线程安全的？我推断在volatile这里使用这个问题的理由(参见这个问题的背景)是它将:

• 阻止读取*threadParameterAbort_使用缓存,而是从内存中获取值,并且

• 防止编译器if因优化而删除工作线程中的子句.

(下面的段落只关心程序的多线程安全等,并没有,我再说一遍,不涉及声称volatile以任何方式提供保证线程安全的任何手段).据我所知,它应该是线程安全的,因为bool在大多数(如果不是全部)架构中,设置变量应该是原子操作.但我可能是错的.而且我也担心编译器是否可能重新排序指令,例如破坏线程安全性.但更好的是安全(没有双关语意)而不是抱歉.

编辑: 我的措辞中的一个小错误使问题看起来好像我在问是否volatile足以确保线程安全.这不是我的意图 - volatile确实不能确保任何方式的线程安全 - 但我要问的是,上面提供的代码是否表现出正确的行为以确保程序是线程安全的.

Answer 1

您不应该依赖volatile来保证线程安全,这是因为即使编译器将保证始终从内存中读取变量(而不是寄存器缓存),在多处理器环境中也需要内存屏障.

而是在共享内存周围使用正确的锁.像关键部分这样的锁通常非常轻量级,并且在没有争用的情况下可能都是用户实现的.它们还将包含必要的记忆障碍.

Volatile仅应用于内存映射IO,其中多个读取可能返回不同的值.类似地,对于内存映射写入

Answer 2

维基百科说得很好.

在C和C++中,volatile关键字旨在允许访问内存映射设备,允许在setjmp之间使用变量,允许在信号处理程序中使用sig_atomic_t变量

对volatile变量的操作不是原子的,也不是为线程建立正确的先发生关系.这是根据相关标准(C,C++,POSIX,WIN32),这对于绝大多数当前实现来说都是事实.volatile属性作为便携式线程构造基本上没有价值.