linux - 关于glibc中malloc实现的问题

Question

我正在阅读 glibc 的源代码。
在函数 void *__libc_malloc(size_t bytes) 中:

void *__libc_malloc(size_t bytes) {
  mstate ar_ptr;
  void *victim;
  _Static_assert(PTRDIFF_MAX <= SIZE_MAX / 2, "PTRDIFF_MAX is not more than half of SIZE_MAX");
  if (!__malloc_initialized) ptmalloc_init();

  ...
}

表明如果第一个线程被创建，它调用ptmalloc_init()，并将thread_arena链接到main_arena，并设置__< em>malloc_initialized 为真。
另一方面，第二个线程被 ptmalloc_init() 中的以下代码阻塞:

static void ptmalloc_init(void) {
  if (__malloc_initialized) return;
  __malloc_initialized = true;
  thread_arena = &main_arena;
  malloc_init_state(&main_arena);
  ...

因此第二个线程的thread_arena为NULL，需要mmap()额外的arena。
我的问题是:
似乎有可能导致竞争条件，因为 __malloc_initialized 没有任何锁，并且第一个线程和第二个线程的 thread_arenas 可能都链接到 main_arena，为什么不使用锁来保护 __malloc_initialized？

Answer 1

It seems possible to cause race condition because there's no any lock with __malloc_initialized

当程序仍然是单线程时，它不可能¹在没有调用分配例程(因此ptmalloc_init)的情况下创建第二个运行线程。

正因为如此，ptmalloc_init 可以假设它在只有一个线程时运行。

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¹为什么不可能？因为创建一个线程自身调用了calloc。

例如，在这个程序中:

#include <pthread.h>

void *fn(void *p) { return p; }
int main()
{
  pthread_t tid;
  pthread_create(&tid, NULL, fn, NULL);
  pthread_join(tid, NULL);
  return 0;
}

ptmalloc_init 在这里被调用(此时只有一个线程存在):

Breakpoint 2, ptmalloc_init () at /usr/src/debug/glibc-2.34-42.fc35.x86_64/malloc/arena.c:283
283       if (__malloc_initialized)
(gdb) bt
#0  ptmalloc_init () at /usr/src/debug/glibc-2.34-42.fc35.x86_64/malloc/arena.c:283
#1  __libc_calloc (n=17, elem_size=16) at malloc.c:3526
#2  0x00007ffff7fdd6c3 in calloc (b=16, a=17) at ../include/rtld-malloc.h:44
#3  allocate_dtv (result=result@entry=0x7ffff7dae640) at ../elf/dl-tls.c:375
#4  0x00007ffff7fde0e2 in __GI__dl_allocate_tls (mem=mem@entry=0x7ffff7dae640) at ../elf/dl-tls.c:634
#5  0x00007ffff7e514e5 in allocate_stack (stacksize=<synthetic pointer>, stack=<synthetic pointer>,
    pdp=<synthetic pointer>, attr=0x7fffffffde30)
    at /usr/src/debug/glibc-2.34-42.fc35.x86_64/nptl/allocatestack.c:429
#6  __pthread_create_2_1 (newthread=0x7fffffffdf58, attr=0x0, start_routine=0x401136 <fn>, arg=0x0)
    at pthread_create.c:648
#7  0x0000000000401167 in main () at p.c:7