Valgrind:使用atomic::compare_exchange_weak时，条件跳转或移动取决于未初始化的值

Question

我有一个任务来实现一个非常基本的无锁排序向量(只有插入和索引)，并且我一切正常，但是，valgrind 说我有一个条件跳转/移动取决于未初始化的值。我正在使用 --track-origins=yes，但我发现它没有那么有用。

这是我的索引运算符的代码：

int operator[](int pos) {
Pair pdata_old = pdata.load();
Pair pdata_new = pdata_old;
// Increment ref count
do {
pdata_new = pdata_old;
++pdata_new.ref_count;
} while (!pdata.compare_exchange_weak(pdata_old, pdata_new));
// Get old data
int ret_val = (*pdata_new.pointer)[pos];
pdata_old = pdata.load();
// Decrement ref count
do {
pdata_new = pdata_old;
--pdata_new.ref_count;
// assert(pdata_new.ref_count >= 0);
} while (!pdata.compare_exchange_weak(pdata_old, pdata_new));
return ret_val;
}

Pair 只是一个包含向量* 和 int 的结构，构造函数初始化其所有值。我找不到任何依赖未初始化数据的地方，至少仅通过查看我的代码。

下面是相关的 valgrind 输出(第 121 行是声明函数的行，130 和 142 是 compare_exchange_weak() 行)：

==21299==
==21299== Thread 2:
==21299== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==21299==    at 0x10A5C2: LFSV::operator[](int) (lfsv.h:130)
==21299==    by 0x1099F4: read_position_0() (driver.cpp:27)
==21299==    by 0x10FCC6: void std::__invoke_impl<void, void (*)()>(std::__invoke_other, void (*&&)()) (invoke.h:60)
==21299==    by 0x10FC5C: std::__invoke_result<void (*)()>::type std::__invoke<void (*)()>(void (*&&)()) (invoke.h:95)
==21299==    by 0x10FC34: _ZNSt6thread8_InvokerISt5tupleIJPFvvEEEE9_M_invokeIJLm0EEEEDTclsr3stdE8__invokespcl10_S_declvalIXT_EEEEESt12_Index_tupleIJXspT_EEE (thread:234)
==21299==    by 0x10FC04: std::thread::_Invoker<std::tuple<void (*)()> >::operator()() (thread:243)
==21299==    by 0x10FAE8: std::thread::_State_impl<std::thread::_Invoker<std::tuple<void (*)()> > >::_M_run() (thread:186)
==21299==    by 0x50FAB9E: execute_native_thread_routine (thread.cc:83)
==21299==    by 0x593208B: start_thread (in /usr/lib/libpthread-2.26.so)
==21299==    by 0x5C3EE7E: clone (in /usr/lib/libc-2.26.so)
==21299==  Uninitialised value was created by a stack allocation
==21299==    at 0x10A520: LFSV::operator[](int) (lfsv.h:121)
==21299==
==21299== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==21299==    at 0x10A654: LFSV::operator[](int) (lfsv.h:142)
==21299==    by 0x1099F4: read_position_0() (driver.cpp:27)
==21299==    by 0x10FCC6: void std::__invoke_impl<void, void (*)()>(std::__invoke_other, void (*&&)()) (invoke.h:60)
==21299==    by 0x10FC5C: std::__invoke_result<void (*)()>::type std::__invoke<void (*)()>(void (*&&)()) (invoke.h:95)
==21299==    by 0x10FC34: _ZNSt6thread8_InvokerISt5tupleIJPFvvEEEE9_M_invokeIJLm0EEEEDTclsr3stdE8__invokespcl10_S_declvalIXT_EEEEESt12_Index_tupleIJXspT_EEE (thread:234)
==21299==    by 0x10FC04: std::thread::_Invoker<std::tuple<void (*)()> >::operator()() (thread:243)
==21299==    by 0x10FAE8: std::thread::_State_impl<std::thread::_Invoker<std::tuple<void (*)()> > >::_M_run() (thread:186)
==21299==    by 0x50FAB9E: execute_native_thread_routine (thread.cc:83)
==21299==    by 0x593208B: start_thread (in /usr/lib/libpthread-2.26.so)
==21299==    by 0x5C3EE7E: clone (in /usr/lib/libc-2.26.so)
==21299==  Uninitialised value was created by a stack allocation
==21299==    at 0x10A520: LFSV::operator[](int) (lfsv.h:121)
==21299==

Answer 1

这是正常的，在带有填充的对象上使用compare_exchange_weak时无需担心。 它可能会导致虚假的 CAS 故障，因此如果您只使用一次compare_exchange_strong而没有重试循环或其他东西，请担心。

---

Pair 只是一个包含向量* 和 int

的结构

因此在正常的 64 位C++实现上填充，其中sizeof(vector*) == 8和sizeof(int) == 4，以及alignof(vector*) == 8.

要使每个指针成员 8 字节对齐，整个结构/类需要对齐 8，因此其大小必须填充到 8 的倍数，以便Pair foo[]数组正常工作，每个数组元素具有 8 字节对齐。

但compare_exchange_weak比较整个对象的位模式，包括填充。

假设您在没有优化的情况下进行了编译，并且编译器制作了将局部变量存储到堆栈的代码，其中包含int成员的 4 字节存储，但随后使用两个 8 字节加载将其加载回整个Pair，用于 x86-64 的cmpxchg16b指令，或者(如果atomic<Pair>不是无锁的)获取锁并有效地执行memcmp。