C++的双重检查锁有什么潜在的问题吗？ [英] Is there any potential problem with double-check lock for C++?

问题描述

这里有一个用于演示的简单代码片段。

有人告诉我复查锁是不正确的。由于变量是非易失性的，编译器可以自由地对调用重新排序或对其进行优化(有关详细信息，请参阅codereview.stackexchange.com/a/266302/226000).

但我真的看到这样的代码片段确实在许多项目中使用。有谁能解释一下这件事吗？我用谷歌搜索了一下，和朋友们聊了聊，但我仍然找不到答案。

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <fstream>

namespace DemoLogger
{
    void InitFd()
    {
        if (!is_log_file_ready)
        {
            std::lock_guard<std::mutex> guard(log_mutex);
            if (!is_log_file_ready)
            {
                log_stream.open("sdk.log", std::ofstream::out | std::ofstream::trunc);
                is_log_file_ready = true;
            }
        }
    }


    extern static bool is_log_file_ready;
    extern static std::mutex log_mutex;
    extern static std::ofstream log_stream;
}

//cpp
namespace DemoLogger
{
    bool is_log_file_ready{false};
    std::mutex log_mutex;
    std::ofstream log_stream;
}

更新： 感谢你们所有人。InitFd()确实有更好的实现，但这只是一个简单的演示，我真的想知道的是双重检查锁是否有任何潜在的问题。

有关完整代码片段，请参阅https://codereview.stackexchange.com/questions/266282/c-logger-by-template。

推荐答案

双重检查锁不正确，因为is_log_file_ready是纯bool，并且该标志可以被多个线程访问，其中一个线程是编写器，这是竞争

简单的解决方法是更改声明：

std::atomic<bool> is_log_file_ready{false};

然后可以进一步放宽is_log_file_ready：

上的操作

void InitFd()
{
    if (!is_log_file_ready.load(std::memory_order_acquire))
    {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(log_mutex);

        if (!is_log_file_ready.load(std::memory_order_relaxed))
        {
            log_stream.open("sdk.log", std::ofstream::out | std::ofstream::trunc);
            is_log_file_ready.store(true, std::memory_order_release);
        }
    }
}

但一般来说，应避免双重检查锁定，除非在低级别实现中。

正如Arthur P.Golubev所建议的，C++提供了完成此任务的原语，如std::call_once

更新：

这里有一个示例，它显示了比赛可能导致的问题之一。

#include <thread>
#include <atomic>

using namespace std::literals::chrono_literals;

int main()
{
    int flag {0}; // wrong !

    std::thread t{[&] { while (!flag); }};

    std::this_thread::sleep_for(20ms);

    flag = 1;
    t.join();
}

设置sleep是为了给线程一些时间进行初始化。
此程序应该立即返回，但经过完全优化编译后-O3可能不会。这是由有效的编译器转换引起的，该转换将While循环更改为如下所示：

if (flag) return; while(1);

如果标志为(仍然)零，这将永远运行(将flag类型更改为std::atomic<int>将解决此问题)。

这只是未定义行为的影响之一，编译器甚至不必将对flag的更改提交到内存。

在竞争或错误设置(或丢失)障碍的情况下，操作也可能被重新排序，导致不想要的影响，但这些情况在X86上发生的可能性较小，因为它通常是一个比较弱的体系结构更容错的平台(尽管重新排序影响X86)

这篇关于C++的双重检查锁有什么潜在的问题吗？的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！