c++ - atomic thread fence : Why is there a data race on this non atomic variable? 这有关系吗？

Question

假设我们有 2 个线程。一个生产者和一个消费者。我们有生产数据的生产者，以及使用这些数据的消费者。然而守卫不是原子的!

bool isDataReady = false;
int data = 0;

void Producer() {
  data = 42;
  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
  isDataReady = true;
}

void Consumer() {
  while(!isDataReady);
  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
  assert(data == 42);
}

我想知道为什么 isDataReady 上存在数据竞争。通常，正确的代码应该是对原子 bool 变量使用 relaxed 排序。

是不是因为对isDataReady的写(事务)在读之前还没有完成？即使是这样，这真的是个问题吗？

Answer 1

长话短说

这种数据竞争很危险，您应该注意消除它。它可能不会因为你的运气而表现出来，但它最终会让人头疼。

有点长

此代码由于以下几个问题而存在问题:

1. 编译时 Consumer编译器不知道 isDataReady可以改变背景，所以发出 while(!isDataReady) 是完全合理的一个无限循环或什么都没有(由于 forward progress guarantee ，正如评论中指出的那样)。

2. 如果写入和/或读取 bool不是原子的(在大多数平台上不是这种情况，但理论上是可能的)任何读取都可能导致获取垃圾数据。

3. 内存栅栏 std::memory_order_release确保线程中发生的更改在其他线程使用 std::memory_order_acquire 调用 fence 后可见。 (至少在简化方面)。因此，bool 变量的变化在其他线程中可能是不可见的。

4. 由于现代处理器的超标量架构，操作可能会在运行时由处理器重新排序。所以内存顺序写入 Producer从 Consumer 可见可能与代码中的不同。