草庐IT

c++ - C++11 中的数据竞争、UB 和计数器

coder 2024-02-06 原文

以下模式在许多软件中很常见，这些软件想要告诉用户它做了多少次各种事情:

int num_times_done_it; // global

void doit() {
  ++num_times_done_it;
  // do something
}

void report_stats() {
  printf("called doit %i times\n", num_times_done_it);
  // and probably some other stuff too
}

不幸的是，如果多个线程可以在没有某种同步的情况下调用doit，则对num_times_done_it 的并发读取-修改-写入可能是数据竞争，因此整个程序的行为将是不确定的。此外，如果 report_stats 可以在没有任何同步的情况下与 doit 同时调用，则在修改 num_times_done_it 的线程和报告其值的线程之间存在另一场数据竞争.

通常，程序员只希望以尽可能少的开销获得调用 doit 的次数的最正确计数。

(如果你认为这个例子微不足道，Hogwild! 基本上使用这个技巧比无数据争用的随机梯度下降获得显着的速度优势。另外，我相信 Hotspot JVM 正是做这种无人看守的多线程访问到方法调用计数的共享计数器——尽管它很清楚，因为它生成汇编代码而不是 C++11。)

明显的非解决方案:

  • Atomics，以我所知的任何内存顺序，在这里“尽可能少的开销”失败(原子增量可能比普通增量昂贵得多)，同时超额交付“大部分正确”(通过完全正确) .
  • 我不认为将 volatile 混入其中会导致数据竞争，因此将 num_times_done_it 的声明替换为 volatile int num_times_done_it 不会'解决任何问题。
  • 每个线程都有一个单独的计数器并将它们全部加到 report_stats 中是一个尴尬的解决方案，但这并不能解决 doit 和 之间的数据竞争>report_stats。此外，它很困惑，它假设更新是关联的，并不真正适合 Hogwild! 的用法。

是否可以在不使用某种形式的同步的情况下，在非平凡的多线程 C++11 程序中实现具有明确语义的调用计数器？

编辑:似乎我们可以使用memory_order_relaxed以稍微间接的方式做到这一点:

atomic<int> num_times_done_it;
void doit() {
  num_times_done_it.store(1 + num_times_done_it.load(memory_order_relaxed),
                          memory_order_relaxed);
  // as before
}

但是，gcc 4.8.2 在 x86_64 上生成此代码(使用 -O3):

   0:   8b 05 00 00 00 00       mov    0x0(%rip),%eax
   6:   83 c0 01                add    $0x1,%eax
   9:   89 05 00 00 00 00       mov    %eax,0x0(%rip)

和 clang 3.4 在 x86_64 上生成此代码(同样使用 -O3):

   0:   8b 05 00 00 00 00       mov    0x0(%rip),%eax
   6:   ff c0                   inc    %eax
   8:   89 05 00 00 00 00       mov    %eax,0x0(%rip)

我对 x86-TSO 的理解是，除了中断和有趣的页面保护标志外，这两个代码序列完全等同于单指令内存 inc 和单指令内存 add 由简单的代码生成。 memory_order_relaxed 的这种使用是否构成数据竞争？

最佳答案

分别对每个线程进行计数，并在线程加入后求和。对于中间结果，您也可以在两者之间进行总结，但您的结果可能会关闭。这种模式也更快。您可以将它嵌入到您的线程的基本帮助程序类中，这样如果您经常使用它，您就可以随处使用它。

并且 - 根据编译器和平台，原子并不那么昂贵(请参阅 Herb Sutters“原子武器”谈话 http://channel9.msdn.com/Shows/Going+Deep/Cpp-and-Beyond-2012-Herb-Sutter-atomic-Weapons-1-of-2)但在您的情况下，它会导致缓存出现问题，因此不建议这样做。

关于c++ - C++11 中的数据竞争、UB 和计数器，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/23003821/

amp43codenum_times_done_ittimesc++multithreadingc++11memory-model

有关c++ - C++11 中的数据竞争、UB 和计数器的更多相关文章

  1. ruby - 如何从 ruby​​ 中的字符串运行任意对象方法？ - 2

    总的来说，我对ruby​​还比较陌生，我正在为我正在创建的对象编写一些rspec测试用例。许多测试用例都非常基础，我只是想确保正确填充和返回值。我想知道是否有办法使用循环结构来执行此操作。不必为我要测试的每个方法都设置一个assertEquals。例如:describeitem,"TestingtheItem"doit"willhaveanullvaluetostart"doitem=Item.new#HereIcoulddotheitem.name.shouldbe_nil#thenIcoulddoitem.category.shouldbe_nilendend但我想要一些方法来使用

  2. ruby - 其他文件中的 Rake 任务 - 2

    我试图在一个项目中使用rake，如果我把所有东西都放到Rakefile中，它会很大并且很难读取/找到东西，所以我试着将每个命名空间放在lib/rake中它自己的文件中，我添加了这个到我的rake文件的顶部:Dir['#{File.dirname(__FILE__)}/lib/rake/*.rake'].map{|f|requiref}它加载文件没问题，但没有任务。我现在只有一个.rake文件作为测试，名为“servers.rake”，它看起来像这样:namespace:serverdotask:testdoputs"test"endend所以当我运行rakeserver:testid时

  3. ruby-on-rails - Ruby net/ldap 模块中的内存泄漏 - 2

    作为我的Rails应用程序的一部分，我编写了一个小导入程序，它从我们的LDAP系统中吸取数据并将其塞入一个用户表中。不幸的是，与LDAP相关的代码在遍历我们的32K用户时泄漏了大量内存，我一直无法弄清楚如何解决这个问题。这个问题似乎在某种程度上与LDAP库有关，因为当我删除对LDAP内容的调用时，内存使用情况会很好地稳定下来。此外，不断增加的对象是Net::BER::BerIdentifiedString和Net::BER::BerIdentifiedArray，它们都是LDAP库的一部分。当我运行导入时，内存使用量最终达到超过1GB的峰值。如果问题存在，我需要找到一些方法来更正我的代

  4. ruby-on-rails - Rails 3 中的多个路由文件 - 2

    Rails2.3可以选择随时使用RouteSet#add_configuration_file添加更多路由。是否可以在Rails3项目中做同样的事情？ 最佳答案 在config/application.rb中:config.paths.config.routes在Rails3.2(也可能是Rails3.1)中，使用:config.paths["config/routes"] 关于ruby-on-rails-Rails3中的多个路由文件，我们在StackOverflow上找到一个类似的问题

  5. ruby - 解析 RDFa、微数据等的最佳方式是什么，使用统一的模式/词汇(例如 schema.org)存储和显示信息 - 2

    我主要使用Ruby来执行此操作，但到目前为止我的攻击计划如下:使用gemsrdf、rdf-rdfa和rdf-microdata或mida来解析给定任何URI的数据。我认为最好映射到像schema.org这样的统一模式，例如使用这个yaml文件，它试图描述数据词汇表和opengraph到schema.org之间的转换:#SchemaXtoschema.orgconversion#data-vocabularyDV:name:namestreet-address:streetAddressregion:addressRegionlocality:addressLocalityphoto:i

  6. ruby-on-rails - Rails - 一个 View 中的多个模型 - 2

    我需要从一个View访问多个模型。以前，我的links_controller仅用于提供以不同方式排序的链接资源。现在我想包括一个部分(我假设)显示按分数排序的顶级用户(@users=User.all.sort_by(&:score))我知道我可以将此代码插入每个链接操作并从View访问它，但这似乎不是“ruby方式”，我将需要在不久的将来访问更多模型。这可能会变得很脏，是否有针对这种情况的任何技术？注意事项:我认为我的应用程序正朝着单一格式和动态页面内容的方向发展，本质上是一个典型的网络应用程序。我知道before_filter但考虑到我希望应用程序进入的方向，这似乎很麻烦。最终从任何

  7. ruby-on-rails - Rails 3.2.1 中 ActionMailer 中的未定义方法 'default_content_type=' - 2

    我在我的项目中添加了一个系统来重置用户密码并通过电子邮件将密码发送给他，以防他忘记密码。昨天它运行良好(当我实现它时)。当我今天尝试启动服务器时，出现以下错误。=>BootingWEBrick=>Rails3.2.1applicationstartingindevelopmentonhttp://0.0.0.0:3000=>Callwith-dtodetach=>Ctrl-CtoshutdownserverExiting/Users/vinayshenoy/.rvm/gems/ruby-1.9.3-p0/gems/actionmailer-3.2.1/lib/action_mailer

  8. ruby-on-rails - 如何优雅地重启 thin + nginx？ - 2

    我的瘦服务器配置了nginx，我的ROR应用程序正在它们上运行。在我发布代码更新时运行thinrestart会给我的应用程序带来一些停机时间。我试图弄清楚如何优雅地重启正在运行的Thin实例，但找不到好的解决方案。有没有人能做到这一点？ 最佳答案 #Restartjustthethinserverdescribedbythatconfigsudothin-C/etc/thin/mysite.ymlrestartNginx将继续运行并代理请求。如果您将Nginx设置为使用多个上游服务器，例如server{listen80;server

  9. ruby-on-rails - Rails 应用程序中的 Rails : How are you using application_controller. rb 是新手吗？ - 2

    刚入门rails，开始慢慢理解。有人可以解释或给我一些关于在application_controller中编码的好处或时间和原因的想法吗？有哪些用例。您如何为Rails应用程序使用应用程序Controller？我不想在那里放太多代码，因为据我了解，每个请求都会调用此Controller。这是真的？ 最佳答案 ApplicationController实际上是您应用程序中的每个其他Controller都将从中继承的类(尽管这不是强制性的)。我同意不要用太多代码弄乱它并保持干净整洁的态度，尽管在某些情况下ApplicationContr

  10. ruby-on-rails - form_for 中不在模型中的自定义字段 - 2

    我想向我的Controller传递一个参数，它是一个简单的复选框，但我不知道如何在模型的form_for中引入它，这是我的观点:{:id=>'go_finance'}do|f|%>Transferirde:para:Entrada:"input",:placeholder=>"Quantofoiganho?"%>Saída:"output",:placeholder=>"Quantofoigasto?"%>Nota:我想做一个额外的复选框，但我该怎么做，模型中没有一个对象，而是一个要检查的对象，以便在Controller中创建一个ifelse，如果没有检查，请帮助我，非常感谢,谢谢

随机推荐