具有全局变量的 C++ 多线程

Posted 2023-02-22

【中文标题】具有全局变量的 C++ 多线程

【英文标题】：C++ Multithread with global variables

【发布时间】：2011-06-23 07:32:41

【问题描述】：

有人知道原始全局变量是否是线程安全的吗？

// global variable
int count = 0;

void thread1()

   count++;


void thread2()

   count--;
   if (count == 0) print("Stuff thing");

如果count没有任何锁定保护，我可以这样做吗？

谢谢。

【参考方案1】：

这不是线程安全的。你在这里有一个竞争条件。原因是，count++ 不一定是原子的（意味着不是单个处理器操作）。该值首先加载，然后递增，然后写回。在每个步骤之间，其他线程也可以修改该值。

【参考方案2】：

不，不是。 可能取决于实现、编译时选项甚至月相。

但标准并没有强制要求某些东西是线程安全的，特别是因为在当前标准中没有线程安全。

有关此类问题的更详细分析，另请参阅 here。

如果您使用的环境支持线程，则可以使用互斥锁：例如，检查 POSIX 线程下的 pthread_mutex_* 调用。

如果您正在为 C++0x/C++11 编码，请使用互斥体或该标准中详述的原子操作之一。

【参考方案3】：

只有在您的 PC 上有 1 个具有 ++ 和 -- 原子操作的 CPU 时，它才是线程安全的。

如果你想让它成为线程安全的，这是 Windows 的方式：

LONG volatile count = 0; void Thread1() ::InterlockedIncrement( &count ); void Thread2() if(::InterlockedDecrement( &count ) == 0 ) printf("Stuf");

【讨论】：

只有当内存读取/修改/写入周期本身是原子的时才会如此。即使是 1-CPU 机器也可以执行多任务并在周期中途切换。

你是对的。我可能不得不提到，只有 1 个 CPU 使用 ++ -- 原子操作。

那么这是更新你的答案的好时机，轻推轻推眨眼:-)

【参考方案4】：

要让两个或更多线程同时安全地使用一个对象，您需要两件事：操作的原子性和顺序保证。

有些人会假装在某些平台上你在这里尝试的东西是安全的，因为例如int 代表这些平台的任何类型的操作都是原子的（甚至是递增或其他）。这样做的问题是您不一定有订购保证。因此，虽然您想知道这个特定的变量将被同时访问，但编译器却不会。 （编译器假设这个变量一次只能被一个线程使用是正确的：你不希望每个变量都被视为潜在共享的。性能后果将是可怕的。）

所以不要以这种方式使用原始类型。您无法从语言中得到任何保证，即使某些平台有自己的保证（例如原子性），您也无法告诉编译器该变量与 C++ 共享。对原子类型、C++0x 原子类型或库解决方案（例如互斥锁）使用编译器扩展。并且不要让名称误导您：要真正有用，原子类型必须提供排序保证以及名称附带的原子性。

【参考方案5】：

它是一个全局变量，因此多个线程可以竞相更改它。它不是线程安全的。

使用互斥锁。

【讨论】：

在这个特定场景（增量）中，有更快的选项（特定于操作系统），例如 InterlockedIncrement

@gigantt.com：Q 没有提到任何平台，所以我认为预期的解决方案应该是独立于平台的。

当然。只是想我会提到它。还值得一提的是 GCC atomic builtins：gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.4.3/gcc/…

@gigantt.com：当然，值得一提，也许你可以把它放在答案中，因为信息确实增加了价值。

【参考方案6】：

一般来说，不，你不能逃避。在您的简单示例中，它可能碰巧有效，但并不可靠。

【讨论】：

小心，Pete，内存写入很可能会更新一半的值，然后在更新后半部分之前被切换出去（例如 8051 CPU 的字节操作）。因此，您最终可能会出现从 255 到 256 的 16 位值的转换，其中 0 或 511 取决于哪一半首先更新。换句话说，只有你知道底层的东西是如何运作的，它才是安全的。可移植代码从不安全。