c++ - 读取互锁变量

Question

假设:

A. WIN32下的C++。

B.使用 InterlockedIncrement() 和 InterlockedDecrement() 递增和递减的正确对齐的 volatile 整数。

__declspec (align(8)) volatile LONG _ServerState = 0;

如果我想简单地读取 _ServerState，是否需要通过 InterlockedXXX 函数读取变量？

例如，我见过这样的代码:

LONG x = InterlockedExchange(&_ServerState, _ServerState);

和

LONG x = InterlockedCompareExchange(&_ServerState, _ServerState, _ServerState);

目标是简单地读取 _ServerState 的当前值。

我不能简单地说:

if (_ServerState == some value)
{
// blah blah blah
}

这个主题似乎有些困惑。我知道寄存器大小的读取在 Windows 中是原子的，所以我认为 InterlockedXXX 函数是不必要的。

马特·J。

---

好的，感谢您的回复。顺便说一句，这是 Visual C++ 2005 和 2008。

如果是真的，我应该使用 InterlockedXXX 函数来读取 _ServerState 的值，即使只是为了清楚起见，最好的方法是什么?

LONG x = InterlockedExchange(&_ServerState, _ServerState);

这有修改值的副作用，而我真正想做的就是读取它。不仅如此，如果有上下文切换，我可能会将标志重置为错误的值，因为 _ServerState 的值被压入堆栈以准备调用 InterlockedExchange ().

LONG x = InterlockedCompareExchange(&_ServerState, _ServerState, _ServerState);

我从我在 MSDN 上看到的一个例子中得到了这个。
见 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms686355(VS.85).aspx

我所需要的只是一些类似的东西:

lock mov eax, [_ServerState]

无论如何，我认为很清楚的一点是提供对标志的线程安全访问，而不会产生关键部分的开销。我已经看到通过 InterlockedXXX() 系列函数以这种方式使用 LONG，因此我提出了问题。

好的，我们正在考虑一个很好的解决这个读取当前值问题的方法是:

LONG Cur = InterlockedCompareExchange(&_ServerState, 0, 0);

Answer 1

这取决于您所说的“目标是简单地读取 _ServerState 的当前值”的意思，它取决于您使用的工具集和平台(您指定 Win32 和 C++，但不是哪个 C++ 编译器，以及可能很重要)。

如果您只是想读取未损坏的值(即，如果其他处理器将值从 0x12345678 更改为 0x87654321，您的读取将获得这两个值之一，而不是 0x12344321)，那么只需读取即可只要变量是就可以了:

• 标记为 volatile,
• 正确对齐，并且
• 使用单个指令读取，该指令具有处理器原子处理的字长

C/C++ 标准没有做出任何 promise ，但 Windows 和 MSVC 确实做出了这些保证，而且我认为大多数针对 Win32 的编译器也是如此。

但是，如果您希望您的读取与其他线程的行为同步，则存在一些额外的复杂性。假设您有一个简单的“邮箱”协议(protocol):

struct mailbox_struct {
    uint32_t flag;
    uint32_t data;
};
typedef struct mailbox_struct volatile mailbox;


// the global - initialized before wither thread starts

mailbox mbox = { 0, 0 };

//***************************
// Thread A

while (mbox.flag == 0) { 
    /* spin... */ 
}

uint32_t data = mbox.data;

//***************************

//***************************
// Thread B

mbox.data = some_very_important_value;
mbox.flag = 1;

//***************************

的想法是线程 A 将旋转等待 mbox.flag 以指示 mbox.data 具有有效的信息。线程 B 将一些数据写入 mailbox.data 然后将 mbox.flag 设置为 1 作为 mbox.data 有效的信号。

在这种情况下，线程 A 中的 mbox.flag 的简单读取可能会获得值 1，即使线程 A 中 mbox.data 的后续读取没有获得线程 B 写入的值。

这是因为即使编译器不会重新排序线程 B 写入 mbox.data 和 mbox.flag 的顺序，处理器和/或缓存也可能会。 C/C++ 保证编译器将生成代码，使得线程 B 在写入 mbox.flag 之前先写入 mbox.data，但处理器和缓存可能有不同的想法 - 称为“内存屏障”或“获取和必须使用“释放语义”来确保低于线程指令流级别的顺序。

我不确定除了 MSVC 之外的编译器是否对指令级别以下的排序做出任何声明。但是，MS 确实保证对于 MSVC volatile 就足够了 - MS 指定 volatile 写入具有释放语义，而 volatile 读取具有获取语义 - 尽管我不确定这适用于哪个版本的 MSVC - 请参阅 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/12a04hfd.aspx?ppud=4 。

我还看到像您描述的那样使用互锁 API 对共享位置执行简单读取和写入的代码。我对此事的看法是使用互锁 API。无锁线程间通信充满了非常难以理解和微妙的陷阱，并且试图在可能最终导致非常难以诊断的错误的关键代码位上走捷径对我来说似乎不是一个好主意.此外，使用 Interlocked API 会让任何维护代码的人尖叫，“这是需要与其他东西共享或同步的数据访问 - 小心行事!”。

此外，在使用 Interlocked API 时，您会忽略硬件和编译器的细节 - 平台会确保所有这些东西都得到正确处理 - 不用再怀疑......

阅读 DDJ 上的 Herb Sutter's Effective Concurrency articles(至少对我而言，目前恰好处于关闭状态)以获取有关此主题的详细信息。