虽然在里面，但在 C++ 中不能正常工作答案

【问题标题】：while inside while not working properly in c++虽然在里面，但在 C++ 中不能正常工作
【发布时间】：2014-06-16 15:17:10
【问题描述】：

我在 C++ 中有奇怪的情况（至少对我来说：D）

我的代码是：

static void startThread(Object* r){
    while(true)
    {
        while(!r->commands->empty())
        {
            doSomthing();
        }
    }
}

我使用 boost 将这个函数作为线程启动，其中 r 中的命令是队列...这个队列我在另一个线程中填充...

问题是，如果我先填满队列，然后开始这个步骤，一切正常......但是如果我先运行 startThread，然后填满队列命令，它就不起作用...... doSomething()不会运行...

如果我修改 startThread:

static void startThread(Object* r){
    while(true)
    {
        std::cout << "c" << std::endl;
        while(!r->commands->empty())
        {
            doSomthing();
        }
    }
}

我刚刚添加了 cout……它正在工作……谁能解释为什么它与 cout 一起工作而不是没有？或者有人知道可能出了什么问题？

也许编译器正在做某种优化？我不这么认为... ：（谢谢

【问题讨论】：

如果你只发送空队列，你的线程很快就会结束。当您打印时，您的父线程有机会填充队列。使用一些同步。如果您的队列不是线程安全的，则从 2 个线程更新队列可能会导致未定义的结果。
它正在与 cout 一起“工作”，因为您有一个错误，它导致的减速正在掩盖。首先，您需要使用某种同步机制来保护对队列的访问。
@Dusan Plavak - But if I run the startThread first 这就是问题所在。你相信当你调用启动线程的函数时，线程函数会立即执行。这是一个错误的假设。如果不使用（甚至学习）正确的同步，例如信号量、互斥锁、原子操作等，你就无法编写多线程程序。
@PaulMcKenzie 我没有假设哪个线程先启动，我确保 startThread 先启动...无论如何，问题就像 Konrad Rudolph 所描述的那样，并提供了链接...
@DusanPlavak - 你是如何确保 startThread 函数首先启动的？您的问题不清楚您是如何启动该功能的。你是直接调用startThread函数吗？ startThread(); FillUpTheQueue();你做到了吗？还是您这样做了：callThreadedFunction( startThread ); fillUpTheQueue()？ callThreadedFunction 是一些启动线程的通用函数（不管是不是 boost）。

标签： c++ multithreading while-loop

【解决方案1】：

但是，如果我先运行 startThread，然后再填充队列命令，它就不起作用了... doSomething() 将不会运行

当然不是！你期待什么？您的队列是空的，所以!r->commands->empty() 将是false。

我刚刚添加了 cout... 它正在工作

你很幸运。 cout 比较慢，所以你的主线程有机会在内部 while 测试第一次执行之前填满队列。

那么为什么线程在被主线程填充后看不到r->commands 的更新版本呢？因为你的代码中没有任何东西表明你的变量会从外部改变，所以编译器假设它不会。

事实上，编译器看到你的r的指针不能改变，所以它可以从内部循环中删除多余的检查。使用多线程代码时，您需要明确告诉 C++ 可以使用 atomic memory access 从不同的上下文更改变量。

【讨论】：

我不认为是这种情况，因为对象 r 是指针，所以如果我以后感觉到命令是否为空也没关系...？
外部while 轮询r->commands 列表。但编译器不承认，该对象是从“外部”改变的。您必须使用 volatile 告诉编译器。
@KonradRudolph 为什么会这样？我正在从第三个线程填充该队列并且它工作正常，我的意思是在主线程中队列被第三个线程填充......
编译器无法删除任何循环，因为这会改变行为。如果empty 返回false，则存在内部无限循环。如果它是true，则存在一个外部无限循环，因为它缓存了第一次执行的结果，因为编译器不希望从外部更改r。
@Dusan 基本上是的。请注意，互斥体有两件事情，都是必要的：它同步访问，它对读取和写入操作（内存屏障）进行排序，这反过来又阻止了编译器将读取操作作为优化删除。

【解决方案2】：

有两个相互关联的问题：

您不会强制重新加载r->commands 或r->commands-Yempty()，因此您的编译器会尽心尽力地寻找性能的巅峰，缓存了结果。如果无法证明缓存仍然有效，则添加更多代码可能会使编译器删除此优化。
您有数据争用，因此您的程序有未定义的行为。（我假设doSomething() 删除了一个元素，而其他一些线程添加了元素。

1.10 多线程执行和数据竞争 § 21

如果一个程序在不同线程中包含两个相互冲突的操作，则该程序的执行包含数据竞争，至少其中一个不是原子的，也没有发生在另一个之前。任何此类数据竞争都会导致未定义的行为。 [注：可以证明程序正确使用互斥锁和memory_order_- seq_cst 操作以防止所有数据竞争并且不使用其他同步操作，其行为就像由它们的组成线程执行的操作只是交错的，每个值计算一个对象取自该交错中对该对象的最后一个副作用。这通常被称为 “顺序一致性”。但是，这仅适用于无数据竞争的程序和无数据竞争的程序无法观察到大多数不改变单线程程序语义的程序转换。在事实上，大多数单线程程序转换仍然是允许的，因为任何运行不同，因此必须执行未定义的操作。 ——尾注] 22

【讨论】：

【解决方案3】：

当你第一次运行线程然后填满队列时，不进入内部循环是合乎逻辑的，因为test !r->commands->empty() 是真的。添加cout 语句后，它正在工作，因为打印输出需要一些时间，同时另一个线程填满队列。所以条件再次变为真。但是在多线程环境中依赖这个事实并不是好的编程。

【讨论】：

但是外部 while 写成这样：while(true) 所以它会一次又一次地检查内部循环条件......
@DusanPlavak 然后通过缓存进行优化可能是原因。正如我所说，在多线程环境中依赖这些事实并不是好的编程。您应该提供一些同步原语。

1.10 多线程执行和数据竞争 § 21