изменчивый и многопоточность?

Question

В следующем коде:

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int ready = 0;

wait()
{
    int i;
    do
    {
        usleep(1000);
        pthead_mutex_lock(&mutex);
        i = ready;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    } while (i == 0);   
    printf("Finished\n");
}

signal()
{
    pthead_mutex_lock(&mutex);
    ready = 1;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

Мы создаем два потока, которые мы вызываем wait в одном потоке, а затем вызываем сигнал в другом. Мы также заставляем компилятор активно оптимизировать.

Теперь код будет вести себя так, как ожидалось, или нам нужно будет сделать его готовым к работе, чтобы заставить его работать? Будут ли разные компиляторы и библиотеки обрабатывать это по-разному?

Редактировать: Я надеюсь, что в мьютекс-функциях может быть что-то, что мешает оптимизации вокруг себя, или что компилятор обычно не оптимизирует вызовы круглых функций.

Примечание: Я еще не скомпилировал и не протестировал код, сделаю это, когда у меня будет возможность.

Answer 1

Некоторые перспективы от королей ядра:

http://kernel.org/doc/Documentation/volatile-considered-harmful.txt

Answer 2

Я был бы удивлен, если бы компилятор предполагал что-либо о глобальной переменной при наличии вызовов библиотечных функций. Это сказанное, изменчивый не будет стоить Вам ничего, и это показывает Ваши намерения. Я бы положил его туда.

Answer 3

Летучий не является ни обязательным, ни достаточным. Так что нет причин использовать его. Этого недостаточно, потому что ни один стандарт не указывает, что он обеспечит видимость между потоками. В этом нет необходимости, потому что стандарт pthreads говорит, что мьютексов достаточно.

Хуже того, его использование говорит о том, что вы некомпетентный программист, который пытается посыпать ваш код волшебной пылью, чтобы заставить его работать. Это пахнет культовым программированием груза, и любой, кто смотрит на код, сделает вывод, что вы не знали, что это не требуется. Хуже того, они могут подумать, что вы сочли это достаточным, и они будут подозрительно относиться к любому другому написанному вами коду, опасаясь, что вы использовали «volatile», чтобы скрывать многопоточные ошибки, а не исправлять их.

Answer 4

Теперь код будет вести себя так, как ожидается, или нам нужно будет сделать его готовым к изменению, чтобы это заработало?

Я бы посоветовал использовать volatile в данной ситуации. Хотя в случае, кажется, это не нужно.

IOW, лично я бы добавил volatile и снял блокировку: она не нужна для установки / чтения значения переменной.

Будут ли разные компиляторы и библиотеки обрабатывать это по-разному? Я надеюсь, что в мьютекс-функциях может быть что-то, что будет препятствовать оптимизации вокруг себя, или что компилятор обычно не оптимизирует вызовы круглых функций.

В вашем случае вызов функции (pthread_mutex_lock ()) имеет побочных эффектов и изменяет среду выполнения . Таким образом, компилятор должен перечитать глобальную переменную, которая могла измениться при вызове функции.

Чтобы быть действительно уверенным, вы хотите проконсультироваться с C99's 5.1.2.3 Program execution, откуда я заимствовал терминологию. Чтобы дать вам вкус:

[...] Доступ к энергозависимому объекту, изменение объекта, изменение файла или вызов функции, выполняющей любую из этих операций, являются побочными эффектами , которые являются изменениями в состоянии среда исполнения. Оценка выражения может привести к побочным эффектам. В определенных точках в последовательности выполнения, называемых точками последовательности , все побочные эффекты предыдущих оценок должны быть завершены, и никаких побочных эффектов последующих оценок не должно быть. (Краткое описание точек последовательности приведено в приложении С.)

В абстрактной машине все выражения оцениваются как указано семантикой. Реальная реализация не должна оценивать часть выражения, если она может сделать вывод, что его значение не используется и что не возникает никаких побочных эффектов (включая любые, вызванные вызовом функции или доступом к энергозависимому объекту). [...]

Выдержка из приложения C:

Ниже приведены точки последовательности, описанные в 5.1.2.3:
. - вызов функции после оценки аргументов (6.5.2.2).

И оттуда.

По моему опыту, в настоящее время компиляторы достаточно умны, и даже когда агрессивная оптимизация не принесет ничего особенного с переменной управления циклом, которая является глобальной переменной.

Answer 5

Волатильность нужна здесь при наличии оптимизации. В противном случае чтение готовности может быть законно удалено из цикла while.

Предположим, что ограничения для оптимизации, которые не обещаны стандартом, могут подойти в настоящее время, но они принесут большое горе будущим сопровождающим по мере улучшения компиляторов.

Answer 6

да, volatile int ready = 0; здесь всегда нужно.

Обновление
Если вам не нужна оптимизация вокруг некоторого фрагмента кода, вы можете использовать директивы #pragma для этого кода (если ваш компилятор их поддерживает) или - что является полностью переносимым - переместить код в отдельные файлы и скомпилировать эти файлы без или с небольшим количеством оптимизаций.
Последний подход все еще может потребовать использования ключевого слова volatile, поскольку переменная ready может использоваться другими модулями, которые вы можете оптимизировать.