多处理器系统上的临界区和内存栅栏/屏障

Question

我有一个使用临界区的 Windows DLL(C 语言)。多次调用的特定例程需要在第一次调用时执行一些初始化代码，因此我使用了临界区。但是，由于它被调用了很多次，我试图避免每次调用时都进入该部分的开销。它似乎在工作，但我想知道在具有 x64 操作系统的多处理器(英特尔)系统上运行时考虑内存障碍/栅栏是否存在缺陷？这是精简代码:

int _isInitialized = FALSE;
CRITICAL_SECTION _InitLock = {0};

BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )
{
    ARM_SECTION_BEGIN(ul_reason_for_call)

    switch (ul_reason_for_call)
    {
    case (DLL_PROCESS_ATTACH):
        InitializeCriticalSection(&_InitLock);
        break;
    case (DLL_THREAD_ATTACH):
        break;
    case (DLL_THREAD_DETACH):
        break;
    case (DLL_PROCESS_DETACH):
        DeleteCriticalSection(&_InitLock);
        break;
    }
    return (TRUE);
}

int myproc(parameters...)
{
    if (!_isInitialized)        // check first time
    {
        EnterCriticalSection(&_InitLock);
        if (_isInitialized)        // check it again
        {    
            LeaveCriticalSection(&_InitLock);
            goto initialized;
        }
        ... do stuff ...
        _isInitialized = TRUE;
        LeaveCriticalSection(&_InitLock);
    }
initialized:
    ... do more stuff ...
    return(something)
}

Answer 1

... if there is a flaw considering memory barriers / fences ... ?

使用 volatile

在第二次测试中，代码显然有使用 _isInitialized 过时值的风险。

if (!_isInitialized) {
  EnterCriticalSection(&_InitLock);
  if (_isInitialized)                 // Risk

要确保重新读取 _isInitialized，请使用 volatile。 @JimmyB

// int _isInitialized = FALSE;
volatile int _isInitialized = FALSE;

其他共享数据

除 _isInitialized 之外的其他数据在 ... do stuff ... 中分配并在后面的 ... do more stuff ... 代码有同样问题的风险，因为优化可能会在第一个 if (!_isInitialized) 之前读取 other_data。

代码可以使用volatile other_data。不幸的是，这可能会导致 Not Acceptable 性能拖累。替代方案取决于 stuff 中的内容。

风格

我会将 _isInitialized 设为函数的局部，删除 _ 并避免 goto。

int myproc(parameters...) {
  static volatile int isInitialized = FALSE;

  if (!isInitialized) {
    EnterCriticalSection(&_InitLock);
    if (!isInitialized) {
      // ... do stuff ...
      isInitialized = TRUE;
    }
    LeaveCriticalSection(&_InitLock);
  }

  // ... do more stuff ...
  return(something)
}