c++ - C++多线程环境下的内存访问

Question

我遇到一个问题，主线程中的函数被阻塞，直到在另一个线程中设置局部变量为止。我使用信号量来阻止主线程执行:

int sendRequest(Message request, void *data)
{
semaphore waitForReply;
volatile int result = 0;
volatile int retData[100];
client->sendRequest(request, [&result, &retData](const Message& reply){ // Callback is called from a different thread
   result = reply.result;
   memcpy(retData, reply.retData, sizeof(retData));
   waitForReply.signal();
})
waitForReply.wait();
//At this line we want result var to be updated.
memcpy(data, retData, sizeof(retData));
return result;
}

问题是使用 volatile int result 是否能保证返回结果是从回调中收到的实际值？这是解决这个问题的最佳方法还是使用普通变量和互斥锁更好？

数组 retData 的情况怎么样？ (请不要介意数组的大小)

Answer 1

Volatile 在 C 或 C++ 中对于多线程代码没有用处，因为它不会创建内存屏障。但是，您的代码中没有任何内容需要内存屏障，所以您已经没问题了。

坏代码的一个例子是:

// initially
my_pointer = nullptr;
ready_flag = false;

// thread 1
my_pointer = some_pointer_here;
ready_flag = true;

// thread 2
while (!ready_flag) /* wait */;
my_pointer->foo = bar;

这段代码很危险，因为有很多事情可以使对 ready_flag 的写入在对 my_pointer 的写入之前变得可见，即使它在源代码中出现在第二位。在这种情况下，您可以在为 my_pointer 赋值之前对其进行访问。

内存屏障是一条指令，它在内存写入变得可见时强制执行特定的顺序。例如，该代码在写入 my_pointer 和写入 ready_flag 之间需要一个内存屏障。 C++ 标准库提供 std::atomic_thread_fence为了这个目的。此外，std::atomic 类型都可以生成内存屏障。

在您的情况下，您的变量没有相互依赖性(除了整个操作必须完成之外)，并且信号量的 wait 方法几乎肯定存在障碍。

实现内核/CPU 之间缓存和内存一致性的确切方法取决于平台。 AFAIK，在 x86 和 ARM 衍生产品上，您根本不需要执行任何操作。在更疯狂的平台上，这通常是由内存栅栏来处理的，无论如何你都会使用它。