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我正在尝试使用 C++11 原子原语来实现某种原子“线程计数器”。基本上，我有一个关键的代码部分。在此代码块中，任何线程都可以从内存中自由读取。但是，有时，我想做一个重置或清除操作，将所有共享内存重置为默认的初始化值。

这似乎是使用读写锁的绝佳机会。C++11 不包括开箱即用的读写互斥锁，但也许更简单的东西会做。我认为这个问题将是一个更好地熟悉 C++11 原子原语的好机会。

所以我想了一会儿这个问题，在我看来，我所要做的就是：

  1. 每当线程进入临界区时，增加一个原子计数器变量

  2. 每当线程离开临界区时，递减原子计数器变量

  3. 如果一个线程希望将所有变量重置为默认值，它必须自动等待计数器为 0，然后自动将其设置为某个特殊的“清除标志”值，执行清除，然后将计数器重置为 0。

  4. 当然，希望增加和减少计数器的线程还必须检查清除标志。

所以，我刚才描述的算法可以用三个函数来实现。第一个函数，increment_thread_counter()必须始终在进入临界区之前调用。第二个函数，decrement_thread_counter()，必须总是在离开临界区之前被调用。最后，只有当线程计数器 == 0时，clear()才能从临界区外部调用该函数。

这就是我想出的：

鉴于：

  1. 线程计数器变量，std::atomic<std::size_t> thread_counter
  2. 一个常数clearing_flag设置为std::numeric_limits<std::size_t>::max()

...

void increment_thread_counter()
{
    std::size_t expected = 0;
    while (!std::atomic_compare_exchange_strong(&thread_counter, &expected, 1))
    {
        if (expected != clearing_flag)
        {
            thread_counter.fetch_add(1);
            break;
        }
        expected = 0;
    }
}

void decrement_thread_counter()
{
    thread_counter.fetch_sub(1);
}

void clear()
{
    std::size_t expected = 0;
    while (!thread_counter.compare_exchange_strong(expected, clearing_flag)) expected = 0;

    /* PERFORM WRITES WHICH WRITE TO ALL SHARED VARIABLES */

    thread_counter.store(0);
}

据我所知，这应该是线程安全的。请注意，该decrement_thread_counter函数不应该需要任何同步逻辑，因为它是一个increment()总是在之前调用的给定decrement()。因此，当我们到达 时decrement()，thread_counter 永远不会等于 0 或clearing_flag。

无论如何，由于 THREADING IS HARD™，而且我不是无锁算法方面的专家，我不完全确定该算法是否无竞争条件。

问题：这个代码线程安全吗？这里有任何可能的比赛条件吗？

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你有一个竞争条件；如果另一个线程改变了increment_thread_counter()'s test forclearing_flag和fetch_add.

我认为这个经典的 CAS 循环应该更好用：

void increment_thread_counter()
{
    std::size_t expected = 0;
    std::size_t updated;
    do {
        if (expected == clearing_flag) {     // don't want to succeed while clearing, 
             expected = 0;      //take a chance that clearing completes before CMPEXC
        }

        updated = expected + 1;
        // if (updated == clearing_flag) TOO MANY READERS!
    } while (!std::atomic_compare_exchange_weak(&thread_counter, &expected, updated));
}
于 2014-08-07T17:53:32.607 回答