相关疑难解决方法(0)

考虑一个简单的(在我的情况下是全局)变量:

int i;

在某处访问此变量

pthread_mutex_lock(i_mutex);
if(i == other value) {
  do_something();
}
pthread_mutex_unlock(i_mutex);

另一个线程i 在保持时更新i_mutex.编译器可以缓存值,i所以我没有得到最近的值？一定i是不稳定的？

在C编程语言中,Pthreads作为线程库; 在线程之间共享的变量/结构是否需要声明为volatile？假设他们可能受到锁定或不受保护(可能是障碍).

pthread POSIX标准对此有任何发言权,是依赖于编译器还是不依赖于编译器？

编辑添加:感谢您的回答.但是,如果你不使用锁,那该怎么办？如果你使用障碍物怎么办？或者使用比较和交换等原语直接和原子地修改共享变量的代码......

问题

我想在一个线程中分配内存,并安全地 "释放"指向另一个线程的指针,以便它可以读取该内存.

我正在使用一种翻译成C语言的高级语言.高级语言有线程(未指定的线程API,因为它是跨平台的 - 见下文)并支持标准的C多线程原语,如原子比较交换,但它没有真正记录(没有用法示例).这种高级语言的限制是:

• 每个线程执行一个事件处理无限循环.
• 每个线程都有自己的本地堆,由一些自定义分配器管理.
• 每个线程都有一个"输入"消息队列,可以包含来自任意数量的不同其他线程的消息.
• 传递队列的消息是:
  1. 对于固定类型的消息
  2. 使用复制

现在,对于大型(不希望复制)或可变大小(我认为数组大小是类型的一部分)消息,这是不切实际的.我想发送这样的消息,这里是我想要实现它的大纲:

• 消息(请求或回复)可以存储"有效负载"内联(复制,固定限制总值大小),或指向发送方堆中数据的指针
• 消息内容(发送者堆中的数据)由发送线程拥有(分配和释放)
• 接收线程在完成消息内容时向发送线程发送确认
• "发送"线程在发送之后不得修改消息内容,直到收到(ack).
• 应该永远是对内存并行读访问被写入,写之前完成.这应该由消息队列work-flow保证.

我需要知道如何确保这没有数据竞争.我的理解是我需要使用内存栅栏,但我不完全确定哪一个(ATOMIC_RELEASE,...)以及循环中的位置(或者我是否需要任何内容​​).

便携性考虑因素

因为我的高级语言需要跨平台,所以我需要得到答案:

• Linux,MacOS以及可选的Android和iOS
  • 使用pthreads原语来锁定消息队列:pthread_mutex_init和pthread_mutex_lock+pthread_mutex_unlock
• 视窗
  • 使用Critical Section Objects来锁定消息队列:InitializeCriticalSection和EnterCriticalSection+LeaveCriticalSection

如果它有帮助,我假设以下架构:

• 用于Windows/Linux/MacOS的英特尔/ AMD PC架构(？).
• 适用于iOS和Android的未知(ARM？)

并使用以下编译器(您可以假设所有这些编译器的"最近"版本):

• Windows上的MSVC
• Linux上的铿锵声
• Xcode在MacOS/iOS上
• 适用于Android的CodeWorks for Android

到目前为止,我只在Windows上构建,但是当应用程序完成后,我希望以最少的工作将其移植到其他平台.因此,我试图从一开始就确保跨平台兼容性.

试图解决方案

这是我假设的工作流程:

1. 读取队列中的所有消息,直到它为空(仅当它完全为空时才阻塞).
2. 在这里叫一些"记忆围栏"？
3. 读取消息内容(消息中指针的目标),并处理消息.
   • 如果消息是"请求",则可以处理该消息,并将新消息缓冲为"回复".
   • 如果消息是"回复",则可以释放原始"请求"的消息内容(隐式请求"确认").
   • 如果消息是"回复",并且它本身包含指向"回复内容"的指针(而不是"内联回复"),那么也必须发送"回复确认".
4. 在这里叫一些"记忆围栏"？
5. 将所有缓冲的消息发送到适当的消息队列中. …

在解释如何使用Boost实现读/写锁时,这个线程是金牌.它似乎相对简单,我真的很喜欢它,但它似乎也使用一个非命名的锁,我需要一个进程间解决方案(不需要是可移植的,可以只有Windows).

有没有办法进行进程间shared_mutex？我看到有一个,named_mutex但我不能让它与shared_lock其他锁一起工作.

任何指针都表示赞赏.

[编辑]

与此同时,我遇到了这个几乎击中头部钉子的线程.我有两个问题:

1. 它没有显示完整的代码(我猜我需要使用,named_upgradable_mutex但我不太确定)和
2. 我不喜欢修改后的"编写器"的答案,它不使用在析构函数中解锁的现成类,而是使用互斥锁上的3个原始调用序列.

仍然欢迎评论或好的解决方案.

据我所知,函数调用充当编译器障碍,但不作为CPU障碍.

本教程说明如下:

获取锁意味着获取语义,而释放锁意味着释放语义!其间的所有内存操作都包含在一个漂亮的小屏障三明治中,防止任何不希望的内存重新排序跨越边界.

我假设上面的引用是关于CPU重新排序而不是编译器重新排序.

但我不明白互斥锁和解锁如何导致CPU赋予这些函数获取和释放语义.

例如,如果我们有以下C代码:

pthread_mutex_lock(&lock);
i = 10;
j = 20;
pthread_mutex_unlock(&lock);

上面的C代码被翻译成以下(伪)汇编指令:

push the address of lock into the stack
call pthread_mutex_lock()
mov 10 into i
mov 20 into j
push the address of lock into the stack
call pthread_mutex_unlock()

现在是什么阻止了CPU重新排序mov 10 into i以及mov 20 into j 上方call pthread_mutex_lock()或下方call pthread_mutex_unlock()？

如果它是call阻止CPU进行重新排序的指令,那么为什么我引用的教程使它看起来像是互斥锁和解锁函数来阻止CPU重新排序,为什么我引用的教程没有说任何函数调用会阻止CPU重新排序吗？

我的问题是关于x86架构.