由 if (false) 保护的数据竞争……标准是怎么说的？

Question

考虑以下情况

// Global
int x = 0; // not atomic

// Thread 1
x = 1;

// Thread 2
if (false)
    x = 2;

根据标准，这是否构成数据竞争？ [intro.races] 说：

如果其中一个修改了内存位置 (4.4) 而另一个读取 或修改相同的内存位置。

如果程序的执行包含两个潜在的并发冲突操作，则该程序的执行包含数据竞争， 至少其中一个不是原子的，也不会发生在另一个之前，除了特殊情况 下面描述的信号处理程序。任何此类数据竞争都会导致未定义的行为。

从语言律师的角度来看是否安全，因为永远不允许程序执行“表达式评估”x = 2;x = 2;？

从技术角度来看，如果某个奇怪、愚蠢的编译器决定对该写入执行推测执行，在检查实际情况后将其回滚怎么办？

启发这个问题的原因是（至少在标准 11 中），允许以下程序的结果完全取决于重新排序/推测执行：

// Thread 1:
r1 = y.load(std::memory_order_relaxed);
if (r1 == 42) x.store(r1, std::memory_order_relaxed);
// Thread 2:
r2 = x.load(std::memory_order_relaxed);
if (r2 == 42) y.store(42, std::memory_order_relaxed);
// This is allowed to result in r1==r2==42 in c++11

（比较https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order）

Answer 1

关键术语是“表达式评估”。举个很简单的例子：

int a = 0;
for (int i = 0; i != 10; ++i) 
   ++a;

只有一个表达式++a，但有 10 个评估。这些都是有序的：第 5 次评估发生在第 6 次评估之前。并且++a 的评估与i!=10 的评估交错。

所以，在

int a = 0;
for (int i = 0; i != 0; ++i) 
   ++a;

有 0 个评价。通过一个微不足道的重写，这让我们得到了我们

int a = 0;
if (false)
   ++a;

现在，如果有 10 次对 ++a 的评估，我们需要担心所有 10 次评估是否与另一个线程竞争（在更复杂的情况下，答案可能会有所不同 - 例如，如果您在 a==5 时启动一个线程）。但如果++a都没有评价，那显然没有赛车评价。

Answer 2

根据标准，这是否构成数据竞争？

不，数据竞争与访问表达式中的存储位置有关，正如您的报价所述，这些表达式实际上是 求值 的。在if (false) x = 2; 中，表达式x = 2; 永远不会被计算。因此，确定是否存在数据竞争根本无关紧要。

从语言律师的角度来看是否安全，因为永远不允许程序执行“表达式评估”x = 2;？

是的。

从技术角度来看，如果某个奇怪、愚蠢的编译器决定对该写入执行推测执行，在检查实际情况后将其回滚怎么办？

如果可能影响程序的可观察行为，则不允许这样做。否则它可能会这样做，但无法观察到差异。

启发这个问题的原因是（至少在标准 11 中），允许以下程序的结果完全取决于重新排序/推测执行：

那是完全不同的情况。该程序也没有任何数据竞争，因为在两个线程中访问的唯一变量是原子，它永远不会发生数据竞争。它仅具有潜在的多个有效结果，即 竞态条件。 数据竞争总是意味着未定义的行为，而不仅仅是未指定的行为。

此外，凭空出现的问题仅作为多个原子之间访问的循环依赖的结果出现。在您的初始示例中，只有一个变量，非原子且没有任何此类循环依赖。