c++ - operacion - operadores logicos en c

¿es el operador de asignación ''='' atómico?

Question

Estoy implementando Inter-Thread Communication usando una variable global.

//global var
volatile bool is_true = true;
//thread 1
void thread_1()
{
while(1){
int rint = rand() % 10;
if(is_true) {
cout << "thread_1: "<< rint <<endl; //thread_1 prints some stuff
if(rint == 3)
is_true = false; //here, tells thread_2 to start printing stuff
}
}
}
//thread 2
void thread_2()
{
while(1){
int rint = rand() % 10;
if(! is_true) { //if is_true == false
cout << "thread_1: "<< rint <<endl; //thread_2 prints some stuff
if(rint == 7) //7
is_true = true; //here, tells thread_1 to start printing stuff
}
}
}
int main()
{
HANDLE t1 = CreateThread(0,0, thread_1, 0,0,0);
HANDLE t2 = CreateThread(0,0, thread_2, 0,0,0);
Sleep(9999999);
return 0;
}

Pregunta

En el código anterior, uso un volatile bool is_true var volatile bool is_true para cambiar la impresión entre thread_1 y thread_2.

Me pregunto si es seguro para subprocesos usar la operación de asignación aquí .

Answer 1

En todos los procesadores modernos, puede suponer que las lecturas y escrituras de tipos nativos alineados naturalmente son atómicas. Siempre que el bus de memoria sea al menos tan ancho como el tipo que se lee o escribe, la CPU lee y escribe estos tipos en una sola transacción de bus, lo que hace que otros hilos no puedan verlos en un estado medio completo. En x86 y x64, no hay garantía de que las lecturas y escrituras de más de ocho bytes sean atómicas. Esto significa que las lecturas y escrituras de 16 bytes de los registros de la extensión SIMD de transmisión (SSE) y las operaciones de cadena, pueden no ser atómicas.

No se garantiza que sean atómicas las lecturas y las escrituras de tipos que no están alineados naturalmente, por ejemplo, escribir DWORD que cruzan los límites de cuatro bytes. La CPU puede tener que hacer estas lecturas y escrituras como múltiples transacciones de bus, lo que podría permitir que otro subproceso modifique o vea los datos en el medio de la lectura o escritura.

Answer 2

La seguridad de subprocesos de este fragmento de código no depende de la atomicidad de la asignación. Ambas rutinas de subprocesos funcionan estrictamente a su vez. No hay una condición de carrera: thread_1 arrojará material hasta obtener cierto número aleatorio después del cual saldrá de la "sección de salida" y dejará que el otro hilo funcione en él. Sin embargo, hay un par de cosas que vale la pena mencionar:

• La función rand () puede no ser segura para subprocesos (no es el problema en el código dado aquí)
• no debería usar la función CreateThread () de Win32, especialmente cuando está utilizando las funciones de CRT libraly que (potencialmente) utilizan variables globales. Use _beginthreadex () en su lugar.

Answer 3

No se garantiza que este código sea seguro para subprocesos en Win32, ya que Win32 garantiza la atomicidad solo para valores de 4 bytes y de tamaño de puntero correctamente alineados. bool no está garantizado para ser uno de esos tipos. (Por lo general, es un tipo de 1 byte).

Para aquellos que exigen un ejemplo real de cómo esto podría fallar:

Supongamos que bool es un tipo de 1 byte. Supongamos también que su variable is_true pasa a estar almacenada adyacente a otra variable bool (llamémosle other_bool ), de modo que ambos comparten la misma línea de 4 bytes. Para ser más concretos, digamos que is_true está en la dirección 0x1000 y other_bool está en la dirección 0x1001. Supongamos que ambos valores son inicialmente false , y un hilo decide actualizar is_true al mismo tiempo que otro hilo intenta actualizar other_bool . La siguiente secuencia de operaciones puede ocurrir:

• El subproceso 1 se prepara para establecer is_true en true cargando el valor de 4 bytes que contiene is_true y other_bool . El hilo 1 dice 0x00000000.
• El subproceso 2 se prepara para establecer other_bool en true cargando el valor de 4 bytes que contiene is_true y other_bool . El hilo 2 dice 0x00000000.
• El subproceso 1 actualiza el byte en el valor de 4 bytes correspondiente a is_true , produciendo 0x00000001.
• El subproceso 2 actualiza el byte en el valor de 4 bytes correspondiente a other_bool , produciendo 0x00000100.
• El subproceso 1 almacena el valor actualizado en la memoria. is_true ahora es true y other_bool ahora es false .
• El subproceso 2 almacena el valor actualizado en la memoria. is_true ahora es false y other_bool ahora es true .

Observe que al final de esta secuencia, la actualización de is_true se perdió, porque fue sobrescrita por el subproceso 2, que capturó un valor antiguo de is_true .

Ocurre que x86 es muy indulgente con este tipo de error porque admite actualizaciones byte-granulares y tiene un modelo de memoria muy ajustado. Otros procesadores Win32 no son tan indulgentes. Los chips RISC, por ejemplo, a menudo no admiten actualizaciones byte-granulares, e incluso si lo hacen, generalmente tienen modelos de memoria muy débiles.

Answer 4

no, no es ... necesitas usar una primitiva de bloqueo de algún tipo. Dependiendo de la plataforma, puede usar los impulsores, o si va a windows nativos, algo así como InterlockedCompareExchange.

De hecho, en su situación, puede usar algunos de los mecanismos de seguridad de subprocesos para que pueda ''señalar'' su otro hilo para comenzar a hacer lo que desee.