c++线程:共享内存不更新，尽管没有竞争

C++ threads: shared memory not updated despite absence of race

本文关键字：竞争 更新 线程 共享 内存 c++      更新时间：2023-10-16

我正在试验c++标准线程。我编写了一个小基准测试来测试性能开销和总体吞吐量。原理是在一个或几个线程中运行一个10亿次迭代的循环，不时地进行小暂停。

在第一个版本中，我在共享内存中使用计数器(即普通变量)。我期望得到以下输出:

Sequential      1e+009 loops    4703 ms 212630 loops/ms
2 thrds:t1      1e+009 loops    4734 ms 211238 loops/ms
2 thrds:t2      1e+009 loops    4734 ms 211238 loops/ms
2 thrds:tt      2e+009 loops    4734 ms 422476 loops/ms
manythrd tn     1e+009 loops    7094 ms 140964 loops/ms
...  
manythrd tt     6e+009 loops    7094 ms 845785 loops/ms

不幸的是，显示显示了一些计数器，好像它们没有初始化!

我可以通过将每个计数器的结束值存储在atomic<>中以供以后显示来解决这个问题。然而我不明白为什么基于简单共享内存的版本不能正常工作:每个线程使用自己的计数器，所以没有竞争条件。甚至显示线程也只有在计数线程完成后才能访问计数器。使用volatile也没有帮助。

谁能解释我这个奇怪的行为(如果记忆没有更新)，告诉我，如果我错过了什么?

这里是共享变量:

const int maxthread = 6;
atomic<bool> other_finished = false;
atomic<long> acounter[maxthread];
下面是线程函数的代码: 
void foo(long& count, int ic, long maxcount)   
{
    count = 0;  
    while (count < maxcount) {
        count++;
        if (count % 10000000 == 0)
            this_thread::sleep_for(chrono::microseconds(1));
    }
    other_finished = true;      // atomic: announce work is finished
    acounter[ic] = count;       // atomic: share result 
}
下面是我如何调用基准测试线程的一个例子: 
mytimer.on();                 // second run, two threadeds
thread t1(foo, counter[0], 0, maxcount);  // additional thread
foo(counter[1], 1, maxcount);         // main thread
t1.join();                    // wait end of additional thread
perf = mytimer.off();     
display_perf("2 thrds:t1", counter[0], perf);  // non atomic version of code
display_perf("2 thrds:t2", counter[1], perf);
display_perf("2 thrds:tt", counter[0] + counter[1], perf);

下面是重现这个问题的简化版本:

void deep_thought(int& value) { value = 6 * 9; }
int main()
{
    int answer = 42;
    std::thread{deep_thought, answer).join();
    return answer; // 42
}

看起来像是将对answer的引用传递给工作函数，并将6 * 9分配给引用，从而分配给answer。但是，std::thread的构造函数复制了answer，并将对该副本的引用传递给worker函数，并且主线程中的变量answer永远不会改变。

GCC-4.9和Clang-3.5都拒绝了上面的代码，因为工作函数不能用左值引用调用。您可以通过使用std::ref:

传递变量来解决这个问题。
    std::thread{deep_thought, std::ref(answer)}.join();
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