Windows 线程：啥时候应该使用 InterlockedExchangeAdd()？

Posted 2023-02-22

【中文标题】Windows 线程：啥时候应该使用 InterlockedExchangeAdd()？

【英文标题】：Windows Threads: when should you use InterlockedExchangeAdd()?Windows 线程：什么时候应该使用 InterlockedExchangeAdd()？

【发布时间】：2010-01-14 21:55:10

【问题描述】：

这个函数的命名似乎是一些复杂的事情。什么时候知道这是要走的路，而不是做这样的事情：

准备工作 CRITICAL_SECTION cs; int *p = malloc(sizeof(int)); // 分配站点 InitializeCriticalSection(&cs); // 第一次写入的提示

线程 #1 *p = 1; // 先写

线程 #2 EnterCriticalSection(&cs); *p = 2; // 第二次写入 LeaveCriticalSection(&cs);

我有一个写在一个线程中完成：

Run()

// some code
m_bIsTerminated = TRUE;
// some more code

然后，我有一个在另一个线程中完成的读取（可能同时）：

Terminate()

// some code
if( m_bIsTerminated )

m_dwThreadId = 0;
m_hThread = NULL;
m_evExit.SetEvent();
return;

// even more code

解决这种竞争条件的最佳解决方案是什么？关键部分是要走的路还是使用 InterlockedExchangeAdd() 更有用？

【参考方案1】：

在您的情况下，没有竞争条件。变量永远不会重置为 FALSE，是吗？这只是线程的“请死”开关，对吗？那么就不需要任何形式的同步了。

InterlockedXXX 系列函数利用 Intel CPU 的原子 3 操作数命令（XADD 和 CMPXCNG）。所以它们比临界区便宜得多。而你想要的线程安全分配是 InterlockedCompareExchange()。

UPD: 并将变量标记为 volatile。

【讨论】：

有问题。该值可能位于一个内核的缓存中，而另一个内核可能需要相当长的时间才能看到更新后的值。

更新变量后使用内存屏障而不是易失性。这具有您真正想要的语义（执行所有写入now）。 Volatile 并不理想，因为 1) 它不会阻止写入被重新排序，并且 2) 它强制 all 写入变量立即写入，而您不一定需要。

【参考方案2】：

InterlockedExchangeAdd 用于将值添加到整数作为原子操作，这意味着您不必使用临界区。如果您的一个线程抛出异常，这也消除了死锁的风险 - 您需要确保不保留任何类型的锁，因为这会阻止其他线程获取该锁。

对于您的场景，您绝对可以使用 Interlocked...- 函数，但我会使用事件（CreateEvent、SetEvent、WaitForSingleObject），可能是因为我经常发现自己需要等待多个对象（您可以等待在您的场景中为零秒）。

更新：对变量使用 volatile 可能有效，但不建议这样做，例如：http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2006/n2016.html 和 http://www-949.ibm.com/software/rational/cafe/blogs/ccpp-parallel-multicore/tags/c%2B%2B0x。

如果您想便携，请查看boost::thread。

【讨论】：

我将事件用于正常的线程开始和结束事件，但这是用于当您想在线程完成工作之前立即终止时。我想确保它优雅地终止并将线程放回池中，以便以后可以在必要时使用它。

这些调用是特定于 Windows 的。

@Omnifarious：由于 OP 提到了 InterlockedExchangeAdd 并且问题被标记为 Windows，我认为可以公平地假设问题也是 Windows 特定的。

@Brian：我不确定我是否跟随。您是否正在寻找比正常退出更快的退出方式？除非我误解了您的问题，否则没有什么可以阻止您为此使用事件。

我猜这是 Windows 特定的，现在 b/c Neil Butterworth 决定编辑我的原始帖子。最初的问题没有提到任何关于 Windows 的内容。将来，如果可能的话，我们希望我们的代码也可以移植到 Linux 和 MAC 系统上。但目前我们仍坚持使用 Windows，并尝试尽可能少地做一些特定于 Windows 的事情。

【参考方案3】：

确保 m_bIsTerminated 被标记为 volatile，你应该没问题。尽管在我看来，在将“终止”设置为 true 之后，您会 // ​​再添加一些代码。该变量究竟表示什么？

您的“竞争条件”是您的各种元素 // 更多代码可以以不同的顺序执行。你的变量没有帮助。您的目标是让它们以确定的顺序执行吗？如果是，您需要一个条件变量来等待一个线程并设置另一个线程。如果您只是不希望它们同时执行，那么临界区就可以了。

【讨论】：

表示当前线程已收到终止信号，然后将线程返回到池中，而其他线程继续运行，除非它们也收到终止信号。

volatile 在这个例子中就足够了，一个线程在读，一个线程在写。

你是对的 - 另一个线程看到写入的确切顺序并不重要，只是它确实看到它。