"i"结果的可能数量

Possible numbers of outcome of 'i'

本文关键字：结果      更新时间：2023-10-16
int i=5;
f()
{
    i++;
    i--;
}

对于上面的代码，如果三个线程同时f()执行上述函数，那么全局变量i的总不同值是多少？

注意：i初始化为 5 全局。

我会

说这是组合数学中的一个练习，我个人不会这样做，但是我确实想明确指出，这不是让线程执行此f()的正确方法。 问题在于operator++的实现不是单个指令，这意味着在一个调用的中途operator++它可以上下文切换并在另一个线程中执行另一个f()。 这将导致变量i的状态损坏。

因此，在没有正确同步的情况下确定i的可能值是没有用的，因为它可以是任意数量的值，真实的或不真实的，因为事情可能会损坏。

假设 ++ 运算符定义为指令：

1) Load the memory location holding i into register A. 
2) Add one to the value stored at register A. 
3) Store register A back into memory holding i."

现在我们有 3 个线程，由于没有同步工具，因此无法保证操作系统何时会在这些线程之间进行上下文切换。

所以这是一个可能的情况。

1( 线程 1 将 i 加载到寄存器 A 中，寄存器 A 保存值 5。

2( 线程 1 添加一个寄存器 A.寄存器 A 现在保存值 6。

3( 操作系统上下文切换到线程 2。

4( 线程 2 将 i 从内存加载到寄存器 A 中，覆盖那里的先前值。寄存器 A 现在保存值 5。

5( 线程 2 向寄存器 A 添加一个，寄存器 A 现在再次保存值 6。

6( 线程 2 将寄存器 A 存储回变量 i 的内存中，i 保存值 6。

7( 操作系统上下文切换回线程 1。

8( 线程 1 从中断的地方继续，将寄存器 A 存储回变量 i 的内存中。

在这里，我们"成功"运行了两个完整的增量运算符，结果只向变量添加一个值。哦，多线程的危险...

该程序具有无限多个可能的结果(即使int变量只有有限多个可能值(，因为它通过从多个线程访问同一对象来调用未定义的行为，而无需同步。

我假设你的导师想要一个基于组合数学的小数字答案，但根据 C 语言，这是错误的。

是家庭作业吗？我认为 3 到 7 之间的任何整数值都是答案。

  • 8 不会发生，因为最后一个线程将在不受其他线程干扰的情况下递减该值。
  • 无法达到 2，因为至少第一次增量将是成功的。
  • 我们假设内存读/写是原子的。否则，可能会发生奇怪的位级操作。

但是，如果您打开优化，我希望我实际上不会被任何线程更改。

i可以在二进制中从00000000 00000000 00000000 00000000转到11111111 11111111 11111111 11111111，假设它是一个int32。

给你。

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