atomic<bool> 与受互斥锁保护的 bool

Question

假设我们有一个内存区域，某个线程正在其中写入数据。然后它将注意力转向其他地方并允许任意其他线程读取数据。然而，在某个时间点，它想要重用该内存区域并再次写入。

编写器线程提供一个布尔标志（valid），它指示内存仍然可以有效读取（即，他还没有重用它）。在某些时候，他会将此标志设置为 false，并且永远不会再次将其设置为 true（它只会翻转一次，仅此而已）。

考虑到顺序一致性，对于作者和读者来说，分别使用这两个代码片段应该是正确的：

...
valid = false;
<write to shared memory>
...

和

...
<read from shared memory>
if (valid) {
    <be happy and work with data read>
} else {
    <be sad and do something else>
}
...

显然我们需要做一些事情来确保顺序一致性，即插入必要的获取和释放内存屏障。在将任何数据写入段之前，我们希望在写入线程中将该标志设置为 false 。我们希望在检查之前在读取器线程中从内存中读取数据valid。后者是因为我们知道 valid 是单调的，即如果之后它仍然有效则读时也是有效的。

在内存访问和访问之间插入一个完整的栅栏valid就可以了。然而，我想知道，制造valid一个原子是否就足够了？

std::atomic<bool> valid = true;

然后

...
valid.store(false); // RELEASE
<write to shared memory>
...

和

...
<read from shared memory>
if (valid.load()) { // ACQUIRE
    <be happy and work with data read>
} else {
    <be sad and do something else>
}
...

看来在这种情况下，使用原子存储和读取所隐含的释放和获取操作对我不利。编写器中的 RELEASE 不会阻止内存访问向上移动（只是上面的代码可能不会向下移动）。同样，读取器中的 ACQUIRE 不会阻止内存访问向下移动（只是下面的代码可能不会向上移动）。

如果这是真的，为了使这个场景工作，我还需要在编写器线程中获取（即加载）并在读取器线程中使用释放（即存储）。或者，我可以只使用普通的布尔标志，并使用共享互斥体保护线程中的写入和读取访问（仅对它！）。通过这样做，我可以有效地在两个线程中同时拥有 ACQUIRE 和 RELEASE，从而将访问valid与内存访问分开。

因此，这与受 保护的atomic<bool>常规程序之间存在非常严重的差异，这是正确的吗？boolmutex

编辑：原子上的加载和存储实际上似乎有所不同。std::atomicC++11 的 分别用于两者memory_order_seq_cst(!)，而不是memory_order_acquireandmemory_order_release分别用于加载和存储。

相反，tbb::atomic使用memory_semantics::acquireandmemory_semantics::release而不是memory_semantics::full_fence.

因此，如果我的理解是正确的，那么对于标准 C++11 原子，代码将是正确的，但对于 tbb 原子，则需要向memory_semantics::full_fence加载和存储添加显式模板参数。

Answer 1

写入器将valid标志切换为false并开始写入数据，而读取器可能仍在从中读取数据。

设计缺陷在于错误的假设：只要读取器在完成读取后检查数据有效性，读取和写入同一内​​存区域就不是问题。

C++ 标准将其称为数据竞争，它会导致未定义的行为。

正确的解决方案是使用std::shared_mutex管理对单个写入器和多个读取器的访问的方法。