volatile變量而不是互斥鎖變量來檢查改變的數據

Question

我有一個線程，基本上做：

int changed; //global variable 
.. 

for (;;) { 
    pthread_mutex_lock(&mtx); 
    if (changed) { 
     do_changes(); 
     changed = 0; 
    } 
    pthread_mutex_unlock(&mtx); 

    do_stuff(); 

} 

循環運行了幾十萬次的速率，而全球changed變量將設置很少（一天幾次）由另一個線程。

有了改變

volatile int changed; //global variable 
.. 

for (;;) { 

    if (changed) { 
     pthread_mutex_lock(&mtx); 
     do_changes(); 
     changed = 0; 
     pthread_mutex_unlock(&mtx); 
    } 
    do_stuff(); 
} 

我可以衡量這種方法，同時追求其價值循環的3-4％的性能提升。

然而，揮發性變量似乎非常令人沮喪。 這裏的方法有什麼缺點嗎？任何可能導致2.版本無法按預期工作的角落案例？

Answer 1

爲了確保編譯器不會進行不需要的優化，但它不會使其成爲原子，這是一個好主意。

如果有更多線程正在讀取「已更改」，則可能會發生以下情況：當有另一個線程正在等待執行do_changes（）時，一個線程將「更改」更新爲0 do_changes（） 。

如果你想避免這一點，然後移動互斥鎖保護空間內的if語句。

希望這會有所幫助。

Carles。

Answer 2

volatile不會使您的變量線程安全或原子。您可能會喜歡使用C11 atomics。

你基本上有兩個線程改變changed變量，從而覆蓋以前的值導致數據競爭。

我不能推薦足夠的觀看atomic Weapons: The C++ Memory Model and Modern Hardware。 （它也適用於C）。

Answer 3

作者：然而，揮發性變量似乎非常令人沮喪。這裏的方法有什麼缺點嗎？任何可能導致2.版本無法按預期工作的角落案例？

首先：只要你想到使用volatile再想想，如果你不需要atomics。現在看看會發生什麼：

1）如果你有多個線程的循環，這是不安全的。你能想到關於重複檢查：

if (changed) { // quick check 
    pthread_mutex_lock(&mtx); 
    if (changed) { // another thread could do the work 
     ... 

2）如果你的代碼是看它被改變，你需要使用原子能，因爲if(changed)之前pthread_mutex_lock可能無法看到，因爲緩存它是至關重要的。

3）其可以在x86（_64）與強存儲順序和原子INT工作訪問，但達不到其他架構。這就是爲什麼volatile不鼓勵，使用原子（並使其成爲習慣）的原因。 volatile不強制原子使用或任何其他同步。原子做（讀 - 修改 - 寫指令）。

std::atomic_flag validated; 
std::mutex mx; struct MyData { ... } data; 
void change() { 
    lock_guard<mutex> lock(mx); 
    data.something(); 
    validated.clear(); 
} 
void validate() { 
    if(!validated.test_and_set()) { 
     lock_guard<mutex> lock(mx); 
     data.update(); 
    } 
} 

注意：你永遠不會知道，如果除非你持有鎖，並使用另一個變量它的數據是有效還是無效。

4）只要盡你原來的代碼pthread_spinlock_t

5）小建議：不同步扮演上帝，除非你真的知道你在做什麼。您可以從互斥鎖切換到自旋鎖（由其他人編寫）並做一些基準測試。

關於編輯和評論：最初的答案只是從1）沒有任何前。事實證明，有些人既沒有閱讀完整的問題，也沒有閱讀完整的答案。皮蒂那些快速downvoters。這個網站不是臉書和那些票應該是電子郵件有幫助或是沒有幫助的，這些up/downvotes是不喜歡在facebook上喜歡和不喜歡！我可能不同意其他答案的某些部分，但仍然認爲他們是有幫助，雖然不完整（沒有提及完整的問題，但只是其中的一部分）或部分不符合（寫入相同的值沒有什麼不好如果我們知道我們可以做到這一點沒有問題，從許多線程變量）。

Answer 4

如果您使用支持它們的C11環境，則可以使用atomic variables。如果你的系統支持它，他們使用特殊的指令來實現原子性，而不是鎖。如果你的系統不支持，他們使用鎖（標誌類型總是無鎖）。

如果您沒有C11，但您有兼容GCC的編譯器，請參閱sync系列函數。它與C11原子變量相似（但較老），但如果您的系統不支持它們，則會生成函數調用。