当只有一个线程写入 c++ 中的布尔变量时，是否存在争用条件

Question

在下面的代码示例中，程序执行永远不会结束。

它创建一个线程，该线程在终止之前等待全局bool设置为 true。只有一个作家和一个读者。我相信允许循环继续运行的唯一情况是bool变量是否为假。

bool变量怎么可能最终只使用一个编写器处于不一致的状态？

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
bool done = false;
void * threadfunc1(void *) {
    std::cout << "t1:start" << std::endl;
    while(!done);
    std::cout << "t1:done" << std::endl;
    return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t threads;
    pthread_create(&threads, NULL, threadfunc1, NULL);
    sleep(1);
    done = true;
    std::cout << "done set to true" << std::endl;
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}

Answer 1

从某种意义上说，这个语句threadfunc1()存在一个问题：

   while(!done);

可以由编译器实现为：

       a_register = done;
   label:
       if (a_register == 0) goto label;

因此，永远不会看到done的更新。

Answer 2

实际上没有什么可以阻止编译器优化while循环。使用原子或互斥锁从多个线程访问布尔值。这是唯一受支持且正确的解决方案。当您使用 posix 时，在这种情况下，互斥锁将是正确的解决方案。

并且不要使用volatile.有一个 posix 标准规定了什么必须有效，volatile不是一个有保证工作的解决方案。

还有一个问题：在将标志设置为 false 之前，无法保证新创建的线程每次都开始运行。

Answer 3

对于这样简单的例子，易失性就足够了。但对于绝大多数现实世界的情况来说，事实并非如此。为此任务使用条件变量。乍一看，它们看起来很奇怪，但实际上它们非常合乎逻辑。在 x86 上，布尔是原子的读/写（对于 ARM，可能不是）。向量也存在一个障碍：它不是布尔值的向量，它是一个位域。要从多个线程写入向量，请使用 vector（或 bool arr[SIZE]）。你也没有加入线程，这是错误的。

Answer 4

争用条件意味着：当两个线程访问同一个对象，并且其中至少有一个是写入时。

这意味着您将有两种类型的赛车，写-写冲突和写-读冲突。

回到你的代码，你基本上有两个线程，一个是主线程，另一个是你用pthread_create创建的线程。

其中一个是read： while（！done），另一个是write： done = true。

你肯定有比赛条件。

Answer 5

在 c++ 中只有一个线程写入布尔变量时，是否存在竞争条件？

是的。在您的情况下，主线程也是一个线程（即您有一个线程写入和一个线程读取）。

布尔变量怎么可能最终只用一个编写器处于不一致的状态？

编译器是（应该是）优化编译器。它可能会优化done变量的读取，除非您注意避免这种情况（改用std::atomic<bool> done）。

Answer 6

它

不能保证分配给一个字节的布尔值是原子的