c++ - 原子线程栅栏 : Why is there a data race on this non atomic variable? 这有关系吗？

Question

假设我们有 2 个线程。一名生产者和一名消费者。我们有生产数据的生产者和使用该数据的消费者。然而守卫不是原子的!

bool isDataReady = false;
int data = 0;

void Producer() {
  data = 42;
  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);
  isDataReady = true;
}

void Consumer() {
  while(!isDataReady);
  std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
  assert(data == 42);
}

我想知道为什么 isDataReady 上会出现数据争用。 通常，正确的代码应该是对原子 bool 变量使用relaxed排序。

是否是因为对 isDataReady 的写入(事务)无法在读取之前完成？即使是这样，这真的是一个问题吗？

Answer 1

TL;DR

这种数据竞争很危险，您应该注意消除它。由于你的运气，它可能不会显现出来，但最终会引起头痛。

长一点

由于以下几个问题，此代码存在问题:

1. 编译Consumer时，编译器不知道isDataReady可以在后台发生变化，因此发出while(!isDataReady)是完全合理的。 code> 无限循环或什么都没有(由于 forward progress guarantee ，正如评论中指出的那样)。

2. 如果对 bool 的写入和/或读取不是原子的(大多数平台上并非如此，但理论上是可能的)，任何读取都可能导致获取垃圾数据。

3. 具有 std::memory_order_release 的内存栅栏可确保在其他线程使用 std::memory_order_acquire 调用栅栏后，线程中发生的更改将可见(位于至少在简化方面)。因此，bool 变量的变化在其他线程中可能是不可见的。

4. 由于现代处理器的超标量架构，操作可能会在运行时由处理器重新排序。因此，从 Consumer 可见的 Producer 中的内存写入顺序可能与代码中的顺序不同。