i++ 线程安全答案

【问题标题】：i++ thread safei++ 线程安全
【发布时间】：2011-08-01 06:12:30
【问题描述】：

这是对this question 的补充，我可以得出结论，在c/c++ 中，这样的操作不是线程安全的。

我的问题是在线程安全方面我们需要在任何情况下获取锁吗？注意这里锁是一个逻辑概念，即使你使用 InterlockedIncrement() 或 c++0x 原子类型，锁在概念上是使用 cmpxchg 获取的。

例如，如果只有一个写线程和多个读线程，读线程会得到奇怪的值吗？我假设

类型 i 在 x86 平台上为 32 位，在 x64 平台上为 64 位。
旧值或新值都可以。

【问题讨论】：

注意：我可以定义为 int32，它会确保它是一个 32 位的值
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标签： c++ c multithreading

【解决方案1】：

在单个写入器和多个读取器的情况下，它是线程安全的，但在一般情况下，此类操作不是线程安全的（因此需要锁或使用原子操作）。另外，这里 thread-safe 的含义非常有限。

如果您只是在一个线程中执行i++，其他线程将看到旧值或新值。在您提到的两个平台上，这些值是原子存储/加载的，因此它们无法获得一半的值。然而，这通常不是真的，例如 x86 上的 64 位值不会是原子的，因此读者可以获得旧值的一半和新值的一半。所以这里的 线程安全 是非常特定于平台的。

但是，您仍然必须小心。如果这是一个普通的int，优化器可能会简单地丢弃加载操作（也许在寄存器中保留一个副本）。在这种情况下，读者永远不会得到新的价值。如果您在循环中执行此操作，这一点至关重要。不幸的是，唯一正确的标准方法是使用 C++0x 使用 atomic<T> 类型（volatile 类型现在为某些编译器服务）。

如果您确实添加了第二个写入器，则增量运算符当然根本不是线程安全的。但是，您可以在此处使用原子添加函数，使其再次成为线程安全的。

【讨论】：

感谢您的回复，所以，如果我添加第二个写线程，在这种情况下，我只能在写线程之间获取锁吗？我们还假设 i 匹配机器字长，即 x86 平台上的 32 位或 x64 平台上的 64 位。并且读取线程可以获取旧值或新值，而不是奇怪的值（即半更新），对吧？
volatile 不会像您所想的那样做，因为这里已经讨论了一百万次。你也没有提到对齐，这是一个重要的遗漏。
@chang 没错，但互锁的无锁方法会更好
@David，请参阅我的问题stackoverflow.com/questions/5579782/… 以了解我为什么说 volatile kind of SERVICE the purpose （在 C++0x 之前，C1X 是您对原子的唯一选择)
@David，是的，变量必须正确对齐。但是，如果不进行强制转换，您的变量通常会正确对齐。

【解决方案2】：

如果您可以访问 Qt，请查看他们的 QAtomicInt 课程。它是完全独立的，有可能（我设法做到了）从那里提取所有必要的东西来拥有一个独立的便携式 atomic_int 类。

它提供原子fetch_and_store、fetch_and_add、compare_and_swap、increment 和decrement 与屏障语义（获取、释放、完全、无屏障），尽管在 x86 上每个操作都将是完全屏障。

还有一个QAtomicPointer 类模板。

【讨论】：