test_and_set使线程死锁

Question

#include<bits/stdc++++.h>
using namespace std;
int cnt=0;
int locked=0;
int test_and_set(int * lock){
    int temp=*lock;
    *lock=1;
    return temp;
}
void cntOnes(int t){
    while(test_and_set(&locked));

    for(int i=0;i<2000;i++){
        cnt++;
        cout<<t<<"  ->  "<<cnt<<endl;
    }
    locked=0;
}
int main(){
    thread t1(cntOnes,1);
    thread t2(cntOnes,2);
    t1.join();
    t2.join();
}

我使用test_and_set方法让其他线程先等待，线程t1可以中断while循环，但即使在线程t1将值设置为0之后。线程t2继续运行while循环，它不会中断while循环。应该做哪些改变？。

Answer 1

首先，我为什么不应该#包含

不幸的是，有了这个，你的整个代码是一场伟大的大数据竞赛。如果不使用互斥或原子来同步它们，则根本无法使用普通变量在线程之间进行通信。在两个不同的线程中同时读取和写入普通变量是数据争用的定义，C标准说数据争用会导致未定义的行为（=使程序完全损坏）。

在许多可能出错的事情中：

> < li>

由于数据竞争规则，编译器假定普通变量在没有被该线程写入的情况下不会自发地改变值。因此，它认为<代码>而(测试和设置(

编译器同样假设没有其他线程在查看我们修改的普通变量。例如，由于它观察到运行< code>cntOnes的线程最终不可避免地要设置< code>locked = 0，它可以决定在2000步循环之前这样做。

您的test_and_html" target="_blank">set无论如何都不是原子的。即使加载和存储本身是原子的并且顺序一致（它们不是），操作也可以如下交错：

thread 1                               thread 2
========                               ========
temp = *lock; // temp = 0
                                       temp = *lock; // temp = 0
*lock = 1;
                                       *lock = 1;
return temp; // return 0               return temp; // return 0

现在，两个线程都认为它们持有锁。哦，亲爱的。

因此，您无法使用普通的int变量实现正确的“锁”。看起来你正试图重塑std：：mutex，那么为什么不直接使用它呢？

#include <thread>
#include <iostream>
#include <mutex>

int cnt = 0;
std::mutex my_lock;

void cntOnes(int t) {
    my_lock.lock();
    for(int i=0; i<2000; i++) {
        cnt++;
        std::cout << t << "  ->  " << cnt << std::endl;
    }
    my_lock.unlock();
}

int main() {
    std::thread t1(cntOnes,1);
    std::thread t2(cntOnes,2);
    t1.join();
    t2.join();
}

或者更好，用std::scoped_lock来做RAII风格：

void cntOnes(int t) {
    std::scoped_lock<std::mutex> guard(my_lock);
    for(int i=0; i<2000; i++) {
        cnt++;
        std::cout << t << "  ->  " << cnt << std::endl;
    }
}

这里Guard的构造函数接受互斥锁，然后析构函数释放它。在C 17之前，您可以使用std::lock_guard，只要您只使用一个互斥锁。

如果你坚持做自己的测试和设置，那么你必须使用原子，例如std：：atomic

另请参见：

>

num可以是'int num'的原子吗？

C/C基本类型是原子的吗？

C 11引入了标准化的内存模型。这是什么意思？它将如何影响C编程？

如果您认为易失性 int 可能会解决您的问题，则不会：请参阅何时将易失性与多线程结合使用？