Question

我正在尝试使用C ++ 11原子基元来实现各种原子“ 线程计数器 ”。基本上，我有一个关键的代码部分。在此代码块中，任何线程都可以从内存中自由读取。但是，有时候，我想进行重置或清除操作，将所有共享内存重置为默认的初始化值。

这似乎是一个使用读写锁的好机会。 C ++ 11不包含开箱即用的读写互斥锁，但可能更简单。我认为这个问题是一个很好的机会，可以更熟悉C ++ 11原子基元。

所以我想了一会儿这个问题，在我看来，我所要做的就是：

每当线程进入临界区时，递增 a 原子计数器变量
每当线程离开临界区时，减少原子计数器变量
如果某个帖子希望重置全部变量为默认值，它必须原子等待计数器为0，然后原子地将其设置为一些特殊的“清除标志” 值，执行清除，然后将计数器重置为0.
当然，希望增加和减少计数器的线程也必须检查清除旗帜。

因此，我刚才描述的算法可以用三个函数实现。在进入临界区之前，必须始终调用第一个函数increment_thread_counter()。在离开临界区之前，必须始终调用第二个函数decrement_thread_counter()。最后，只有iff 线程计数器== 0，才能从关键部分 之外调用函数clear()。

这就是我提出的：

假设：

线程计数器变量std::atomic<std::size_t> thread_counter

常量clearing_flag设置为std::numeric_limits<std::size_t>::max()

...

void increment_thread_counter() { std::size_t expected = 0; while (!std::atomic_compare_exchange_strong(&thread_counter, &expected, 1)) { if (expected != clearing_flag) { thread_counter.fetch_add(1); break; } expected = 0; } } void decrement_thread_counter() { thread_counter.fetch_sub(1); } void clear() { std::size_t expected = 0; while (!thread_counter.compare_exchange_strong(expected, clearing_flag)) expected = 0; /* PERFORM WRITES WHICH WRITE TO ALL SHARED VARIABLES */ thread_counter.store(0); }

据我所知，这应该是线程安全的。请注意，decrement_thread_counter函数不应该要求任何同步逻辑，因为increment()之前总是调用decrement()。因此，当我们到达decrement()时，thread_counter永远不能等于0或clearing_flag。

无论如何，由于THREADING是HARD™，并且我不是无锁算法的专家，我不完全确定这个算法是无竞争条件的。

问题：此代码线程是否安全？这里有没有竞争条件？

Answer 1

你有竞争条件;如果另一个线程更改了increment_thread_counter()对clearing_flag的测试和fetch_add之间的计数器，则会发生错误。

我认为这个经典的CAS循环应该更好：

void increment_thread_counter()
{
    std::size_t expected = 0;
    std::size_t updated;
    do {
        if (expected == clearing_flag) {     // don't want to succeed while clearing, 
             expected = 0;      //take a chance that clearing completes before CMPEXC
        }

        updated = expected + 1;
        // if (updated == clearing_flag) TOO MANY READERS!
    } while (!std::atomic_compare_exchange_weak(&thread_counter, &expected, updated));
}

原子线程计数器

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