c++ - GCC 的 TSAN 报告与线程安全静态本地的数据竞争

标签 c++ multithreading c++11 gcc thread-safety

我写了以下玩具示例:

std::map<char, size_t> getMap(const std::string& s)
{
    std::map<char, size_t> map;
    size_t i = 0;
    for (const char * b = s.data(), *end = b + s.size(); b != end; ++b)
    {
        map[*b] = i++;
    }
    return map;
}

void check(const std::string& s)
{
    //The creation of the map should be thread safe according to the C++11 rules.
    static const auto map = getMap("12abcd12ef");
    //Now we can read the map concurrently.
    size_t n = 0;
    for (const char* b = s.data(), *end = b + s.size(); b != end; ++b)
    {
        auto iter = map.find(*b);
        if (iter != map.end())
        {
            n += iter->second;
        }
    }
    std::cout << "check(" << s << ")=" << n << std::endl;
}

int main()
{
    std::thread t1(check, "abc");
    std::thread t2(check, "def");
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

根据 C++11 标准,这不应包含任何数据竞争(参见 this post)。

但是带有 gcc 4.9.2 的 TSAN 报告数据竞争:

==================
WARNING: ThreadSanitizer: data race (pid=14054)
  Read of size 8 at 0x7f409f5a3690 by thread T2:
    #0 TestServer::check(std::string const&) <null>:0 (TestServer+0x0000000cc30a)
    #1 std::thread::_Impl<std::_Bind_simple<void (*(char const*))(std::string const&)> >::_M_run() <null>:0 (TestServer+0x0000000cce37)
    #2 execute_native_thread_routine ../../../../../gcc-4.9.2/libstdc++-v3/src/c++11/thread.cc:84 (libstdc++.so.6+0x0000000b5bdf)

  Previous write of size 8 at 0x7f409f5a3690 by thread T1:
    #0 TestServer::getMap(std::string const&) <null>:0 (TestServer+0x0000000cc032)
    #1 TestServer::check(std::string const&) <null>:0 (TestServer+0x0000000cc5dd)
    #2 std::thread::_Impl<std::_Bind_simple<void (*(char const*))(std::string const&)> >::_M_run() <null>:0 (TestServer+0x0000000cce37)
    #3 execute_native_thread_routine ../../../../../gcc-4.9.2/libstdc++-v3/src/c++11/thread.cc:84 (libstdc++.so.6+0x0000000b5bdf)

  Location is global 'TestServer::check(std::string const&)::map' of size 48 at 0x7f409f5a3680 (TestServer+0x00000062b690)

  Thread T2 (tid=14075, running) created by main thread at:
    #0 pthread_create ../../../../gcc-4.9.2/libsanitizer/tsan/tsan_interceptors.cc:877 (libtsan.so.0+0x000000047c03)
    #1 __gthread_create /home/Guillaume/Compile/objdir/x86_64-unknown-linux-gnu/libstdc++-v3/include/x86_64-unknown-linux-gnu/bits/gthr-default.h:662 (libstdc++.so.6+0x0000000b5d00)
    #2 std::thread::_M_start_thread(std::shared_ptr<std::thread::_Impl_base>) ../../../../../gcc-4.9.2/libstdc++-v3/src/c++11/thread.cc:142 (libstdc++.so.6+0x0000000b5d00)
    #3 TestServer::main() <null>:0 (TestServer+0x0000000ae914)
    #4 StarQube::runSuite(char const*, void (*)()) <null>:0 (TestServer+0x0000000ce328)
    #5 main <null>:0 (TestServer+0x0000000ae8bd)

  Thread T1 (tid=14074, finished) created by main thread at:
    #0 pthread_create ../../../../gcc-4.9.2/libsanitizer/tsan/tsan_interceptors.cc:877 (libtsan.so.0+0x000000047c03)
    #1 __gthread_create /home/Guillaume/Compile/objdir/x86_64-unknown-linux-gnu/libstdc++-v3/include/x86_64-unknown-linux-gnu/bits/gthr-default.h:662 (libstdc++.so.6+0x0000000b5d00)
    #2 std::thread::_M_start_thread(std::shared_ptr<std::thread::_Impl_base>) ../../../../../gcc-4.9.2/libstdc++-v3/src/c++11/thread.cc:142 (libstdc++.so.6+0x0000000b5d00)
    #3 TestServer::main() <null>:0 (TestServer+0x0000000ae902)
    #4 StarQube::runSuite(char const*, void (*)()) <null>:0 (TestServer+0x0000000ce328)
    #5 main <null>:0 (TestServer+0x0000000ae8bd)

SUMMARY: ThreadSanitizer: data race ??:0 TestServer::check(std::string const&)
==================

这里有什么问题?

  • TSan 有问题吗? (当我使用 Clang 的工具链时,我没有收到数据竞争报告)
  • GCC 会发出非线程安全的代码吗? (虽然我没有使用 -fno-threadsafe-statics)
  • 我对静态局部变量的理解不正确吗?

最佳答案

is TSan buggy ? (When I am using Clang's toolchain, I get no data race report) does GCC emit code which is not thread safe? (I am not using -fno-threadsafe->statics though) is my understanding of static locals incorrect?

我相信这是为 tsan 目的生成代码的 gcc 部分的错误。

我试试这个:

#include <thread>
#include <iostream>
#include <string>

std::string message()
{
    static std::string msg("hi");
    return msg;
}

int main()
{
    std::thread t1([]() { std::cout << message() << "\n"; });
    std::thread t2([]() { std::cout << message() << "\n"; });

    t1.join();
    t2.join();
}

如果查看由 clanggcc 生成的代码,一切都很好, __cxa_guard_acquire 在这两种情况下都会为初始化静态局部变量的路径调用。但是如果检查我们是否需要 init msg,我们就会遇到问题。

代码是这样的

if (atomic_flag/*uint8_t*/) {
  lock();
  call_constructor_of_msg();
  unlock();
}

clang callq __tsan_atomic8_load 生成的情况下, 但在 gcc 的情况下,它生成 callq __tsan_read1注意这个调用注释了真正的内存操作, 不自己做操作。

所以它在运行时 tsan 运行时库认为一切都不好, 我们有数据竞争,我在这里报告问题:

https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=68338

看起来它在 trunk 中修复了,但在当前稳定版本的 gcc - 5.2 中没有修复

关于c++ - GCC 的 TSAN 报告与线程安全静态本地的数据竞争,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/27464190/

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