c - 何时使用互斥量，何时不使用

Question

我有一个名为 my_list 的全局变量，其中包含一个链表(即，该变量是指向链表第一个成员的指针)。该变量只能由线程 A 和线程 B 两个线程编辑。如果列表变空，变量将设置为 NULL。发生这种情况时，首先将变量设置为 NULL，然后释放内存。

由于它由两个线程编辑，每次线程 A 或线程 B 接触 my_list 变量时，我都会使用互斥锁。到目前为止没有异常。

但随后出现了第三个线程，线程 C。这个线程永远不会以任何方式接触链表，但它需要时不时地知道链表是​​否为空。所以，线程 C 唯一要做的就是

if (my_list) {

    do_something_completely_unrelated();

}

我必须为此使用互斥量吗？我相信这是一个原子操作，所以不需要互斥锁。这是正确的吗？

编辑

我将在此处添加一些上下文。我想避免使用互斥量的原因是列表很少(总是)更新，但是来自线程 C 的检查每隔几毫秒发生一次，因此操作越少越好。

如果列表看起来是非NULL，然后线程 C 会触发使用互斥体的正确检查，如果确认列表不是空线程 C 停止强制检查。

Answer 1

长话短说

根据标准，如果至少有一个操作是非原子的，则在写入变量时读取变量是未定义的行为。

更长的答案

从评论部分来看，您似乎想知道它是否会使您的程序崩溃，或者可能发生的最糟糕的事情是您得到了错误的值。你的评论，强调我的:

Thank you. But concretely what could happen bad? Let's say the variable is NULL but is being changed right now by thread A to address xxxxxx. Thread C attempts to read it. What value can it get? Either NULL or xxxxxx, and both are fine. Am I wrong in assuming that the program will not crash?

我会说这个简单的检查很可能不会导致您的程序崩溃。检查操作是安全的，因为您很可能会得到一个值。该值可能有误，但单独检查很可能不会使您的程序崩溃。

但是，这是未定义的行为:

The execution of a program contains a data race if it contains two conflicting actions in different threads, at least one of which is not atomic, and neither happens before the other. Any such data race results in undefined behavior.

C18 Standard, section 5.1.2.4, paragraph 35

然后你发布了这条后续评论:

This is actually not so important, but am I correct in assuming that if thread A is changing the value from NULL to xxxxxx (or vice versa) I will definitely not get yyyyyy, but either NULL or xxxxxx?

在这里我要说你的假设是错误的。 AFIK，标准中没有任何内容表明指针赋值必须是原子操作，如果是的话我会感到惊讶。正如我上面提到的，这是未定义的行为。

建议的解决方案

使用_Atomic关键字

使用 _Atomic 限定符声明列表。它有一些限制。例如:

1. 这不是强制性功能，因此可能会降低可移植性

2. 不能和数组一起使用

3. 如果与结构一起使用，则无法单独访问结构的字段

2 和 3 对您来说无关紧要，因为列表只是一个指针。

在此处阅读有关 _Atomic 的信息:https://en.cppreference.com/w/c/language/atomic

使用每次访问都不会更新的副本

如果 _Atomic 不是一个选项，这里是伪代码的解决方案:

if ( now() - lastUpdated > ms ) // If it was more than ms milliseconds since last update  
    lock(myMutex)
    myListCopy = myList
    unlock(myMutex)
    lastUpdated = now()

if(myListCopy) 
    do_something_completely_unrelated();

lastUpdated 和 myListCopy 最好是函数的局部变量，但重要的是线程 A 和 B 永远不会接触它们。