为啥这段代码在 valgrind (helgrind) 下失败？

Posted 2023-03-17

【中文标题】为啥这段代码在 valgrind (helgrind) 下失败？

【英文标题】：Why is this code failing under valgrind (helgrind)?为什么这段代码在 valgrind (helgrind) 下失败？

【发布时间】：2011-04-04 11:41:38

【问题描述】：

**已解决：在我的类的构造函数中，我有一个信号量的构造与线程的构造竞争，我希望首先创建信号量，然后创建线程。对我有用的解决方案是首先在基类中创建信号量，这样我就可以在派生类中依赖它。 **

我有一个相当小的 pthreads C++ 程序，它在正常情况下运行良好。然而，当在程序上使用 valgrind 的线程错误检查工具时，它似乎发现了一个竞争条件。使这种竞争条件特别难以避免的原因是它发生在“信号量”类中（它实际上只是封装了 sem_init、sem_wait 和 sem_post），所以我不能用另一个信号量来解决这个问题（而且不应该）。我不认为 valgrind 给出了误报，因为我的程序在 valgrind 下运行时表现出不同的行为。

这里是 Semaphore.cpp * ：

#include "信号量.h" #include #include #include Semaphore::Semaphore(bool pshared,int initial) : m_Sem(新 sem_t()) 如果（m_Sem==0） throw std::runtime_error("信号量构造函数错误：m_Sem == 0"); if(sem_init(m_Sem,(pshared?1:0),initial)==-1) 抛出 std::runtime_error("sem_init failed"); 信号量::~信号量() sem_destroy(m_Sem); 删除 m_Sem； 无效信号量::lock() 如果（m_Sem==0） throw std::runtime_error("Semaphore::lock 错误：m_Sem == 0"); 国际协调委员会； 为了（;;） rc = sem_wait(m_Sem); 如果（rc==0）中断； if(errno==EINTR) 继续； 抛出 std::runtime_error("sem_wait failed"); 无效信号量::解锁() 如果（sem_post（m_Sem）！=0） throw std::runtime_error("sem_post failed"); 请注意 Semaphore 的构造函数如何创建一个名为“m_Sem”的新 sem_t，并在 m_Sem 仍然等于 0 的极不可能的情况下抛出异常。这只是意味着此构造函数应该不可能允许 m_Sem 等于 0。好吧...继续讨论 Semaphore::lock: 无论从哪个线程调用此函数（以及构造函数），它应该——理论上——仍然不可能 m_Sem 为 0，对吗？好吧，当我在 helgrind 下运行我的程序时，Semaphore::lock 果然抛出了这个异常“Semaphore::lock error: m_Sem==0”，我真的认为这是不可能的。

我已经在其他程序中使用了这个 Semaphore 类，这些程序通过了 helgrind 没有问题，我真的不确定我在这里做了什么特别的事情导致了这个问题。根据 helgrind 的说法，在一个线程中写入 Semaphore 的构造函数和在另一个线程中读取 Semaphore::lock 之间发生了竞争。老实说，我什至不明白这是怎么可能的：一个对象的方法怎么可能与该对象的构造函数有竞争条件？ C++ 不保证在可以调用对象上的方法之前已经调用了构造函数吗？即使在多线程环境中，这怎么可能被违反？

不管怎样，现在是 valgrind 输出。我正在使用 valgind 版本“Valgrind-3.6.0.SVN-Debian”。 Memcheck 说一切都很好。这是 hlgrind 的结果：

$ valgrind --tool=helgrind --read-var-info=yes ./try ==7776== Helgrind，一个线程错误检测器 ==7776== 版权所有 (C) 2007-2009 和 GNU GPL，由 OpenWorks LLP 等人提供。 ==7776== 使用 Valgrind-3.6.0.SVN-Debian 和 LibVEX；使用 -h 重新运行以获取版权信息 ==7776== 命令：./try ==7776== 在抛出 '==7776== 线程 #1 是程序的根线程的实例后调用终止 ==7776== ==7776== 线程 #2 已创建 ==7776== 在 0x425FA38: 克隆 (clone.S:111) ==7776== by 0x40430EA: pthread_create@@GLIBC_2.1 (createthread.c:249) ==7776== 由 0x402950C: pthread_create_WRK (hg_intercepts.c:230) ==7776== 由 0x40295A0: pthread_create@* (hg_intercepts.c:257) ==7776== by 0x804CD91: Thread::Thread(void* (*)(void*), void*) (Thread.cpp:10) ==7776== by 0x804B2D5: ActionQueue::ActionQueue() (ActionQueue.h:40) ==7776== by 0x80497CA: main (try.cpp:9) ==7776== ==7776== 线程 #1 在 0x42ee04c 写入大小 4 期间可能出现数据竞争 ==7776== 在 0x804D9C5: 信号量::信号量(bool, int) (Semaphore.cpp:8) ==7776== by 0x804B333: ActionQueue::ActionQueue() (ActionQueue.h:40) ==7776== by 0x80497CA: main (try.cpp:9) ==7776== 这与线程 #2 先前读取的大小 4 冲突 ==7776== 在 0x804D75B: Semaphore::lock() (Semaphore.cpp:26) ==7776== by 0x804B3BE: Lock::Lock(Semaphore&) (Lock.h:17) ==7776== by 0x804B497: ActionQueue::ActionQueueLoop() (ActionQueue.h:56) ==7776== by 0x8049ED5: void* CallMemFun, &(ActionQueue::ActionQueueLoop())>(void*) (CallMemFun.h:7) ==7776== by 0x402961F: mythread_wrapper (hg_intercepts.c:202) ==7776== by 0x404296D: start_thread (pthread_create.c:300) ==7776== by 0x425FA4D: 克隆 (clone.S:130) ==7776== std::runtime_error' 什么（）：信号量：：锁定错误：m_Sem == 0 ==7776== ==7776== 对于检测到和抑制的错误计数，重新运行：-v ==7776== 使用 --history-level=approx 或 =none 来提高速度，在 ==7776== 冲突访问信息准确性降低的代价 ==7776== 错误摘要：1 个上下文中的 1 个错误（抑制：5 个来自 5 个）

任何拥有 git 和 valgrind 的人都可以通过查看我的 git repo 分支（据记录，目前正在提交 262369c2d25eb17a0147）中的代码来重现这一点，如下所示：

$ git clone git://github.com/notfed/concqueue -b 信号量 $ cd 继续 $ 制作 $ valgrind --tool=helgrind --read-var-info=yes ./try

【参考方案1】：

虽然看起来线程在线程 1 完成运行构造函数之前尝试在线程 2 中使用信号量。在这种情况下，可以让 m_Sem 为 NULL(0) 或任何其他值。

【参考方案2】：

好的，我发现了问题。我的 ActionQueue 类在构造时创建（除其他之外）两个对象：信号量和线程。问题是，这个线程正在使用那个信号量。我错误地假设 Semaphore 会在进入构造函数之前自动创建，因为它是一个成员对象。我的解决方案是从构建信号量的基类派生 ActionQueue；这样，当我到达 ActionQueue 的构造函数时，我可以指望基类的成员已经在构造了。