生產者 - 消費者實施中是否存在競爭條件？

在操作系統概念（Silberschatz，第9版）第3.4.1，作者提出了生產者 - 消費者問題，並給出了使用循環緩衝區（125頁，126）下面的實現。生產者 - 消費者實施中是否存在競爭條件？

//Shared variables 

#define BUFFER SIZE 10 
struct Item; 
Item buffer[BUFFER SIZE]; 
int in = 0, out = 0; 

//buffer is empty when in == out 
//buffer is full when (in + 1) % BUFFER SIZE == out 

//Producer 
while (true) 
{ 
    Item next_produced = /*produce item here*/; 

    while (((in + 1) % BUFFER SIZE) == out) ; //do nothing 

    buffer[in] = next_produced; 
    in = (in + 1) % BUFFER SIZE; 
} 

//Consumer 
while (true) 
{ 
    while (in == out) ; //do nothing 

    Item next_consumed = buffer[out]; 
    out = (out + 1) % BUFFER SIZE; 

    //consume the item in next_consumed here 
}

書中說：

一個問題這說明不解決關切的情況這兩個生產者進程和消費者進程試圖訪問共享緩衝區兼任。

我沒有看到的情況下生產者和消費者會同時訪問同一緩衝元素。

我的問題是：如果生產者和消費者兩個線程運行，是否有競爭條件或其他同步問題在此實現？

來源

2016-01-15 Sunanda

有很多的可能性

最明顯的：如果有2點生產商生產的數據。假設只有1緩衝區自由空間，無論是生產者線程可以得到通過while (in + 1) % BUFFER SIZE) == out並把它放在緩衝區。這可能會導致損壞的緩衝區或丟失數據
即使只有1消費者和生產者1，仍然有一些不太明顯的問題。例如，編譯器可能會重新安排線路
```
buffer[in] = next_produced; 
in = (in + 1) % BUFFER SIZE; 
```
做出的in更新發生比buffer，這引起了消費者訪問未初始化的數據更新前面。

來源

2016-01-15 06:57:46

請詳細說明一下＃2'編譯器可能會重新安排lines'。簡單地交換行會顯然產生不同的行爲，所以我猜你寧願意味着沿着「編譯器可能將其重新排列爲'{int temp = in; in =（in + 1）％BUFFER SIZE; buffer [temp] = next_produced;}'「。然而，如果'in'是一個超出邊界的索引（這可能導致例如拋出異常），則這種重寫將具有不同的UB。在原始代碼中，UB處的「in」將是無效的，在重寫時它將是有效的。 C標準真的允許這樣的重寫嗎？ – dxiv

相當多的語言允許編譯器爲了優化而重新排列指令。只是谷歌的「C++編譯器重新排序指令優化」會給你一些信息。 –

@dxiv另外，看看https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_ordering和https://en.wikipedia.org/wiki/Consistency_model – jyvet

沒有保證到buffer[x]寫就的in或out

因此，假設只有一個閱讀器和一個作家，那麼IN，OUT變量修改之前被看作是在每個修改單線程。

buffer[in] = next_produced; 
in = (in + 1) % BUFFER SIZE;

可以看出亂序在閱讀器，從而導致看到讀者移動，但緩衝液[IN]的舊值

Item next_consumed = buffer[out]; 
out = (out + 1) % BUFFER SIZE;

可能由編譯器亂序，或處理器，允許生產者寫入到滿的隊列重寫buffer[out]的next_consumed之前的值已讀出的值。

來源

2016-01-15 08:38:31 mksteve

生產者 - 消費者實施中是否存在競爭條件？

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