我是否总是需要通过互斥/原子来保护变量？

Question

假设我有很多线程和一个简单的、可简单复制的非数组（基本类型float，如uint16_t等）变量，称为flag。其中只有一个线程经常设置变量的值，而其他线程只从中读取值而不写入它。在这种情况下，我是否必须使变量原子化或通过互斥体保护它？我知道当多个线程写入变量时我必须保护该变量，但在我的情况下有必要这样做吗？它依赖于平台吗？

Answer 1

编译器可以自由地对此进行优化：

while (x != 0) {
  // code it knows does not modify x, nor synchronize with other threads
}

进入

if (x!=0) {
  while (true) {
    // code it knows does not modify x
  }
}

即，检查x一次并逻辑上假设它无法更改。

然而，如果x是原子的，则不允许它们执行此操作，因为每次读取都会隐式同步发生在其他线程写入变量之后。

一般来说，在当前的 C++ 内存模型下，在线程 1 中读取变量而不同步在线程 2 中写入同一变量是 UB。

这个 UB 既可能是硬件问题，也可能是编译器以您可能认为有敌意的方式优化代码的权限。

所以是的，您需要告诉编译器您的读/写可能会涉及线程间通信。

有趣的是，您的代码今天可能可以在使用当前编译器的硬件上运行。然后几年后，无害的操作系统更新、编译器更新或硬件修订将使您的代码失败。更何况，这种失败的案例可能很少见，甚至可能就发生在今天！

你无法证明你的代码是正确的，因为我可以证明你的代码是错误的。您无法证明编译器（假设它没有错误）将永远生成执行您要求的操作的有效程序集，因为标准表明您的代码表现出 UB。

您也许能够获取编译器特定运行的汇编程序输出，并在 CPU 制造商为这些指令提供的保证下证明生成的代码是正确的。但我看过 CPU 指令描述，祝你好运。