std::atomic 的读取线程安全吗？

Question

我的目的——只有一个线程可以同时处理数据。我使用过 std::mutex、std::unique_lock，try_lock效果很好。

但有人争论，为什么不直接使用原子变量呢？像这样的事情，

#include <atomic>
#include <thread>

std::atomic_bool isRunning = false;

void process() {    
    if (isRunning)
    {
        return;
    }
    isRunning = true;
    cout << "processing ..." << endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    cout << "finished" << endl;
    isRunning = false;
}

int main(int argc, wchar_t* argv[])
{
    std::thread th1(process);
    std::thread th2(process);
    std::thread th3(process);
    std::thread th4(process);
    std::thread th5(process);

    th1.join();
    th2.join();
    th3.join();
    th4.join();
    th5.join();
}

根据我的经验，atomic 对于写入来说是安全的，但对于读取来说并不安全。例如，if (isRunning)可能有 2 个线程false同时获得相同的值，并且都运行到处理代码中。

但我测试了好几次，都没有这种情况，都只显示一条信息

加工 ...

我没有找到任何相关文档，您对此有何看法？

Answer 1

发布的代码是线程安全的，因为它不会调用未定义的行为，但不是线程安全的，因为它不会为您提供您试图保证的行为。

特别是，此代码中存在竞争条件：

if (isRunning)
{
    return;
}
// XXX
isRunning = true;

想象一下这样的场景：线程 A 执行，并到达上面显示 XXX 注释的行...然后操作系统的调度程序抢占线程 A 并允许线程 B 执行，线程 B 设置为并isRunning开始true执行其通常的处理。然后线程 A 回到 CPU，（再次）设置isRunning为true，并开始执行其处理。

此时，线程 A 和线程 B 同时处理数据，这是您试图避免的情况。

结果是：为此目的，互斥锁是完成这项工作的正确工具；原子变量有其用途，但它不会让您（有效地）阻止一个线程的进度，直到另一个线程完成执行关键部分，而这正是您在此程序中想要的行为。