Tôi có phải sử dụng nguyên tử <bool> cho biến bool "thoát" không?

Question

Tôi cần đặt cờ cho một chuỗi khác để thoát. Chủ đề khác kiểm tra cờ thoát theo thời gian. Tôi có phải sử dụng nguyên tử cho lá cờ hoặc chỉ là một bool đơn giản là đủ và tại sao (với một ví dụ về những gì chính xác có thể đi sai nếu tôi sử dụng đồng bằng bool)?

#include <future> 
bool exit = false; 
void thread_fn() 
{ 
    while(!exit) 
    { 
     //do stuff 
     if(exit) break; 
     //do stuff 
    } 
} 
int main() 
{ 
    auto f = std::async(std::launch::async, thread_fn); 
    //do stuff 
    exit = true; 
    f.get(); 
} 

Answer 1

Tôi có phải sử dụng nguyên tử cho biến bool "thoát" không?

Có.

Hoặc sử dụng atomic<bool> hoặc sử dụng đồng bộ hóa thủ công qua (ví dụ) std::mutex. Chương trình của bạn hiện có chứa một cuộc đua dữ liệu , với một chủ đề có khả năng đọc biến trong khi một chuỗi khác đang viết. Đây là hành vi không xác định.

mỗi khoản 1.10/21 của C++ 11 Tiêu chuẩn:

Việc thực hiện một chương trình có chứa một chủng tộc dữ liệu nếu nó có chứa hai mâu thuẫn hành động trong chủ đề khác nhau, ít nhất một trong số đó không phải là nguyên tử, và không xảy ra trước cái kia. Mọi kết quả cuộc đua dữ liệu như vậy sẽ dẫn đến hành vi không xác định.

Định nghĩa về "mâu thuẫn" được đưa ra tại Khoản 1.10/4:

Hai đánh giá biểu hiện xung đột nếu một trong số họ sẽ thay đổi một vị trí bộ nhớ (1.7) và một trong những khác truy cập hoặc sửa đổi cùng một vị trí bộ nhớ.

Answer 2

Có, bạn phải có một số đồng bộ hóa. Cách dễ nhất là, như bạn nói, với atomic<bool>.

Chính thức, như @AndyProwl nói, định nghĩa ngôn ngữ nói rằng không sử dụng nguyên tử ở đây mang lại hành vi không xác định. Có lý do chính đáng cho điều đó.

Đầu tiên, việc đọc hoặc ghi một biến có thể bị gián đoạn nửa chừng bởi một công tắc chủ đề; các chủ đề khác có thể thấy một giá trị bằng văn bản một phần, hoặc nếu nó thay đổi giá trị, các chủ đề ban đầu sẽ thấy một giá trị hỗn hợp. Thứ hai, khi hai luồng chạy trên các lõi khác nhau, chúng có bộ đệm riêng biệt; viết một giá trị lưu trữ nó trong bộ nhớ cache, nhưng không cập nhật bộ đệm khác, do đó, một chuỗi có thể không thấy giá trị được viết bởi một chuỗi khác. Thứ ba, trình biên dịch có thể tổ chức lại mã dựa trên những gì nó thấy; trong mã ví dụ, nếu không có gì bên trong vòng lặp thay đổi giá trị của exit, trình biên dịch không có bất kỳ lý do nào để nghi ngờ rằng giá trị sẽ thay đổi; nó có thể biến vòng lặp thành while(1).

Atomics giải quyết cả ba vấn đề này.

Answer 3

thực sự, không có gì sai với bool đơn giản trong ví dụ cụ thể này. thông báo duy nhất là khai báo biến bool exit như volatile để giữ nó trong bộ nhớ. cả kiến ​​trúc CISC và RISC đều thực hiện lệnh đọc/ghi bool như hướng dẫn xử lý nguyên tử nghiêm ngặt.các bộ xử lý đa nhân hiện đại cũng có bộ triển khai bộ nhớ cache thông minh nâng cao. vì vậy, bất kỳ rào cản bộ nhớ nào cũng không cần thiết. Trích dẫn tiêu chuẩn không thích hợp cho trường hợp cụ thể này bởi vì nó chỉ xử lý một văn bản và chỉ đọc từ một luồng duy nhất.