c - 为什么线程不能识别标志的变化？

Question

我在 Windows 7 平台上的 C/Visual Studio 下遇到了一个奇怪的情况。不时出现问题，我花了很多时间才找到它。问题出在第三方库中，我有完整的代码。创建了一个线程(printLog 语句来 self 自己):

    ...
    plafParams->eventThreadFlag = 2;
    printLog("before CreateThread");
    if (plafParams->hReadThread_p = CreateThread(NULL, 0, ( LPTHREAD_START_ROUTINE ) plafPortReadThread, ( void * ) dlmsInstance, 0,
                                                 &plafParams->portReadThreadID) )
    {
        printLog("after CreateThread: OK");
        plafParams->eventThreadFlag = 3;
    }
    else
    {
        unsigned int lasterr = GetLastError();
        printLog("error CreateThread, last error:%x", lasterr);
        /* Could not create the read thread. */
        ...
        ...
        return FAILURE;
    }

    printLog("SUCCESS");
    ...
    ...

线程函数为:

    void *plafPortReadThread(DLMS_GLOBALS *dlmsInstance)
    {

        PLAF_PARAMS *plafParams;


        plafParams = (PLAF_PARAMS *)(dlmsInstance->plafParams);
        printLog("start - plafPortReadThread, plafParams->eventThreadFlag=%x", plafParams->eventThreadFlag);

        while ((plafParams->eventThreadFlag != 1) && (plafParams->eventThreadFlag != 3))
        {
            if (plafParams->eventThreadFlag == 0)
            {
                printLog("exit 1 - plafPortReadThread, plafParams->eventThreadFlag=%x", plafParams->eventThreadFlag);
                CloseHandle(plafParams->hReadThread_p);
                plafFree((void **)&plafParams);
                ExitThread(0);
               break;
            }
        }
        printLog("start - plafPortReadThread, proceed=%d", proceed);
        ...

现在，当在线程内启动 while 循环之前设置标志时，一切正常:

SUCCESS
start - plafPortReadThread, plafParams->eventThreadFlag=3

但有时线程足够快，因此 while 循环在标志实际设置在外部部分之前就开始了。

然后输出是:

start - plafPortReadThread, plafParams->eventThreadFlag=2
SUCCESS

最令人惊讶的是 while 循环没有退出，即使在标志设置为 3 之后也是如此。

编译器似乎“优化”了标志并假定它不能从外部更改。

可能是什么问题？我真的很惊讶。还是我完全监督了其他事情？我知道，代码不是很优雅，这样的事情最好用信号量或信号来完成。但这不是我的代码，我希望尽可能少地更改。

在删除整个 while 条件后，它按预期工作。我应该将结构或其字段更改为 volatile 吗？每个人都说，volatile 在我们这个时代是无用的，不再需要了，除非在这种情况下，内存位置被外围设备改变......

Answer 1

在 C11 之前，这完全取决于平台，因为您观察到的效果取决于您的平台使用的内存模型。这与编译器优化不同，因为线程之间的同步点需要编译器插入屏障指令，而不是例如将某些东西设为常量。对于第 7.17.3 节的 C11，指定了不同的模型。所以你的值没有被静态优化掉，线程 A 只是从不读取线程 B 写的值，但仍然有它的本地值。

实际上，许多项目尚未使用 C11，因此您可能需要查看平台的文档。请注意，在许多情况下，您不必修改标志变量的类型(以防万一)。大多数内存模型都指定了同步点，这些同步点也禁止对某些指令进行重新排序，即:

int x = 3;
_Atomic int a = 1;
x = 5;
a = 2;

编译器通常必须确保当 a 的值为 1 时 x 的值为 3，并且当 a 被赋值时值 2，x 将具有值 5。volatile 不参与此关系(在 C/C++ 11 模型中 - 经常混淆，因为它确实参与了 Java 的发生-before)，并且大部分是无用的，除非你的写入永远不会被优化，因为它们有副作用，比如编译器无法理解的 LED 闪烁:

volatile int x = 1; // some special location - blink then clear 
x = 1; // blink then clear
x = 1; // blink then clear