c# - 互锁和内存屏障

Question

我对以下代码示例有疑问(m_value 不是可变的，每个线程都在单独的处理器上运行)

void Foo() // executed by thread #1, BEFORE Bar() is executed
{
   Interlocked.Exchange(ref m_value, 1);
}

bool Bar() // executed by thread #2, AFTER Foo() is executed
{
   return m_value == 1;
}

在 Foo() 中使用 Interlocked.Exchange 是否保证在执行 Bar() 时，我会看到值“1”？ (即使该值已经存在于寄存器或缓存行中？)还是我需要在读取 m_value 的值之前放置一个内存屏障？

此外(与原始问题无关)，声明一个 volatile 成员并通过引用传递给 InterlockedXX 方法是否合法？ (编译器警告通过引用传递 volatiles，所以在这种情况下我应该忽略警告吗？)

请注意，我不是在寻找“更好的做事方式”，所以请不要发布建议完全替代做事方式的答案(“改用锁”等.), 这个问题纯粹出于兴趣..

Answer 1

内存障碍对你没有特别的帮助。它们指定内存操作之间的顺序，在这种情况下，每个线程只有一个内存操作，因此无关紧要。一个典型的场景是非原子地写入结构中的字段，内存屏障，然后将结构的地址发布给其他线程。 Barrier 确保所有 CPU 在获取结构成员的地址之前都能看到对结构成员的写入。

您真正需要的是原子操作，即。 InterlockedXXX 函数，或 C# 中的可变变量。如果 Bar 中的读取是原子的，则可以保证编译器和 cpu 都不会进行任何优化，以防止它在写入 Foo 之前或写入 Foo 之后读取值，具体取决于先执行哪个。由于您是说您“知道”Foo 的写入发生在 Bar 的读取之前，因此 Bar 将始终返回 true。

如果 Bar 中的读取不是原子的，它可能正在读取部分更新的值(即垃圾)或缓存值(来自编译器或来自 CPU)，这两者都可能阻止 Bar 返回 true，这它应该。

大多数现代 CPU 保证字对齐读取是原子的，所以真正的技巧是你必须告诉编译器读取是原子的。