pthread_cond_t 条件中的易失变量答案

【问题标题】：Volatile variable in condition for pthread_cond_tpthread_cond_t 条件中的易失变量
【发布时间】：2018-02-24 14:15:47
【问题描述】：

如果我有这样一段代码

pthread_cond_t c;
pthread_mutex_t m;
int var = 0;

void some_function(int *some_variable)
{
    pthread_mutex_lock(&m);
    while(*some_variable != 123)
        pthread_cond_wait(&c, &m);
    pthread_mutex_unlock(&m);
    // *some_variable++; (1)
}

void some_another_fun(int *some_variable)
{
    pthread_mutex_lock(&m);
    *some_variable = 123;
    pthread_cond_signal(&c);
    pthread_mutex_unlock(&m);
}

int main()
{
    // run 1 thread for some_function
    // and one for some_another_fun
    // pass `&var` to both of them
}

在这种情况下，我应该将 some_variable 或 var 声明为 volatile 吗？如果 (1) 未注释（即 *some_variable 更改为 some_function），我应该将其声明为 volatile 吗？

编译器能否在执行while 之前将*some_variable 值缓存在寄存器中并且不再更新它？

我不完全明白什么时候应该使用volatile 关键字（即使this 的答案也有一些矛盾和分歧）因此这个问题。

【问题讨论】：

您的代码示例出现了死锁。 some_function() 锁定m 并等待some_other_functon() 修改共享变量，但这样做必须首先获取some_function() 已锁定的m。它只会在some_other_functon() 运行并首先锁定信号量时运行。
@Clifford 实际上我并没有尝试编写 100% 正确的代码，因为我只是想演示一般模式。不过，我不认为我理解你的评论。互斥锁m 将由pthread_cond_wait 解锁，因此some_another_fun 将能够获取它并将123 存储到some_variable
我不是 pthreads 专家，所以你可能是正确的。我的经验是在嵌入式系统上使用 RTOS，坦率地说，POSIX 线程语义对我来说有点陌生。

标签： c multithreading pthreads

【解决方案1】：

不需要 volatile，因为 pthread 函数包含内存栅栏。查看类似问题的答案：Does pthread_mutex_lock contains memory fence instruction?

需要注意的重要一点是，与非易失性访问相比，易失性并不意味着必须以任何特定顺序执行访问。这就是为什么在线程间通信中需要内存栅栏，而不是仅仅拥有一些我们将其标记为易失性的全局标志（除非我们将程序中的所有内容都标记为易失性）。

【讨论】：

是的，我知道他们有内存栅栏，但这里的问题是 compiler 可以优化那个 while 循环。内存栅栏仅有助于 CPU 重新排序。
编译器必须遵守内存栅栏才能正确。由于 while 循环内部的内存栅栏，编译器无法优化 while 循环的检查。
但是如果它只是在while循环的第一次迭代之前将*some_variable的值缓存在某个寄存器中，然后用这个值进行所有检查？内存栅栏也能阻止它吗？
是的，看来你是对的。我在asm volatile ("" ::: "memory") 中阅读了有关“内存”参数的内容，它确实可以满足要求，谢谢！