c++ - 我是否需要为线程之间的更改通知标志设置内存屏障？

Question

我需要一个非常快速的(在“读者的低成本”的意义上，而不是“低延迟”)线程之间的更改通知机制，以便更新读取缓存:

情况

Thread W (Writer) 仅偶尔更新数据结构 (S)(在我的例子中是 map 中的设置)。

Thread R (Reader) 维护着 S 的缓存并且非常频繁地读取它。当线程W更新S时，线程R需要在合理的时间内(10-100ms)收到更新通知。

架构为 ARM、x86 和 x86_64。我需要使用 gcc 4.6 及更高版本支持 C++03。

代码

是这样的:

// variables shared between threads
bool updateAvailable;
SomeMutex dataMutex;
std::string myData;

// variables used only in Thread R
std::string myDataCache;

// Thread W
SomeMutex.Lock();
myData = "newData";
updateAvailable = true;
SomeMutex.Unlock();

// Thread R

if(updateAvailable)
{
    SomeMutex.Lock();
    myDataCache = myData;
    updateAvailable = false;
    SomeMutex.Unlock();
}

doSomethingWith(myDataCache);

我的问题

在 Thread R 中，“快速路径”(无可用更新)中没有发生锁定或障碍。这是一个错误吗？这种设计的后果是什么？

我是否需要将 updateAvailable 限定为 volatile？

R 最终会得到更新吗？

目前我的理解

数据一致性是否安全？

这看起来有点像“双重检查锁定”。根据http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html内存屏障可用于在 C++ 中修复它。

然而，这里的主要区别在于共享资源永远不会在阅读器快速路径中被触及/读取。更新缓存时，一致性由互斥量保证。

R 会得到更新吗？

这就是它变得棘手的地方。据我了解，运行 Thread R 的 CPU 可以无限期地缓存 updateAvailable，有效地将 Read 方式移动到实际的 if 语句之前。

因此更新可能会持续到下一次缓存刷新，例如当另一个线程或进程被调度时。

Answer 1

使用 C++ 原子并生成 updateAvailable一个std::atomic<bool> .这样做的原因是，不仅仅是 CPU 可以看到变量的旧版本，尤其是编译器，它看不到另一个线程的副作用，因此从不费心重新获取变量，所以你永远看不到更新后的值在线程中。此外，通过这种方式，您可以获得有保证的原子读取，而如果您只是读取值，则不会。

除此之外，如果生产者仅在 updateAvailable 时才生产数据，您可能会摆脱锁定。是假的，你可以摆脱互斥锁，因为 std::atomic<>强制读取和写入的正确顺序。如果不是这种情况，您仍然需要锁。