这个简单（原子）锁是线程安全的吗？

Question

这段代码是线程安全的吗？我需要在函数签名中加上volatile吗？（例如：void Unlock() volatile {v=0;}）如果不是，我该如何使其线程安全？

class SimpleLock {
    std::atomic<int> v;
public:
    bool try_lock() { int z=0; return v.compare_exchange_strong(z, 1); }
    void lock() { while(try_lock()==false) std::this_thread::yield(); }
    void unlock() {v=0;}
};

- user34537

---

请记住，这只是玩具代码，不应在任何真实应用程序中使用。与正确的锁相比，性能会非常糟糕。（仅举一个例子，想象一下如果没有其他线程可让出时间片，并且调用 lock 的线程正在与持有锁的线程在同一物理核心上运行。哎呀！） - David Schwartz

Answer 1

是的，它是线程安全的，尽管你可以将 Lock 重命名为 TryLock，因为你没有在循环中调用 CAS 直到成功。传统上 Lock 操作被认为应该一直阻塞，直到获取成功。

关于 volatile，std::atomic 的文档 指定了（关于 = 操作符）：

将值 t 原子地分配给原子变量。等同于 store(desired)。

然后是关于 store：

void store( T desired, memory_order = std::memory_order_seq_cst );

然后是关于 memory_order = std::memory_order_seq_cst：

• 在写线程中，原子存储之后的任何写入都不能被重新排序
• 在读线程中，原子加载之前的任何读取都不能被重新排序。
• 在所有标记为 std::memory_order_seq_cst 的原子操作之间建立同步。使用这种原子操作的所有线程看到相同的内存访问顺序。

所以不需要在这里使用 volatile。此外，volatile 具有比上述保证更弱的保证（实际上，在 C++ 中 volatile 大多数都是无用的）：

在执行线程中，对所有 volatile 对象的访问（读取和写入）保证不相对于彼此被重新排序，但是另一个线程可能无法观察到这个顺序，因为 volatile 访问不会建立线程间同步。

- Tudor

---

正确。你有没有想过它应该是 bool TryLock() volatile 还是不需要 volatile？ - user34537

如果您想将此锁与标准库一起使用，最好将它们命名为bool try_lock()和void unlock()。 - kennytm

回复：“volatile的保证比上述内容更弱。”确实：在标准C++中，它没有任何保证。它的用处取决于编译器文档所说的内容。 - Pete Becker

@PeteBecker：这有点夸张了，你是不是想加上“关于多线程”的后缀？ - GManNickG

@GManNickG - 谢谢。我只是在考虑多线程。 :-( - Pete Becker