[老问题]++i原子性

krrping

最早了解到的信息是++i是原子操作，之后了解到的是当i是地址对齐(怎样的对齐?)时++i是原子操作。
这两天测试发现并非如此，至少在多线程、共享内存的多进程里不是如此(多核机器)。
哪位能给一些更精确的说法吗？谢谢。

下面给个多线程的例子：

1. #include <pthread.h>
   
2. #include <stdio.h>
   
3. #include <unistd.h>
   
4. 
   
5. int n = 0;
   
6. void *plusplus(void *p);
   
7. 
   
8. int main()
   
9. {
   
10.         int i;
    
11.         pthread_attr_t attr;
    
12.         pthread_t tid;
    
13. 
    
14.         pthread_attr_init(&attr);
    
15.         pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    
16. 
    
17.         for(i = 0;i < 4;i++)
    
18.         {
    
19.                 pthread_create(&tid, &attr, plusplus, NULL);
    
20.         }
    
21. 
    
22.         sleep(4);
    
23.         printf("%d\n",n);
    
24. }
    
25. 
    
26. void *plusplus(void *p)
    
27. {
    
28.         int i;
    
29. 
    
30.         for(i = 0;i < 2000000;i++)
    
31.         {
    
32.                 if(i % 500000 == 0) printf("%d\n",i);
    
33.                 ++n;
    
34.                 --n;
    
35.                 ++n;
    
36.         }
    
37. }

复制代码

输出：
0
0
0
0
500000
500000
1000000
500000
500000
1000000
1000000
1000000
1500000
1500000
1500000
1500000
4915519

多核问题？
给n加volatile限定也没用，volatile对多线程不起作用。只能加锁?
期待完美解答。

lenovo

》》if(i % 500000 == 0) printf("%d\n",i);
执行if语句是i%500000为真，
执行printf语句时，还一定为真吗？
你这个是互斥访问，而不是什么原子性。

krrping

》》if(i % 500000 == 0) printf("%d\n",i);
执行if语句是i%500000为真，
执行printf语句时，还一定为真吗 ...
lenovo 发表于 2010-09-30 14:29

这个没关系的，printf只是用来做个标记，看看几个线程是否在并行运行而已。
把printf注释掉，结果仍然不准确。可以试试。

梅川内依酷

volatile对多线程不起作用????

donglongchao

不起作用。需要加锁。用汇编吧。

lenovo

这个没关系的，printf只是用来做个标记，看看几个线程是否在并行运行而已。
把printf注释掉，结果仍 ...
krrping 发表于 2010-09-30 14:48

》》    把printf注释掉，结果仍然不准确。
你说的结果到底是啥结果？
我有点糊涂。

davelv

本来就不是原子操作把,
内存到寄存器
寄存器自增
写回内存
这三个阶段中间都可以被中断分离开.

w_anthony

[i=s] 本帖最后由 w_anthony 于 2010-09-30 15:51 编辑 [/i]

++i首先要看编译器是怎么编译的，某些编译器比如VC在非优化版本中会编译为以下汇编代码：
__asm
{
        mov eax,  dword ptr[i]
        inc eax
        mov dword ptr[i], eax
}
这种情况下，必定不是原子操作，不加锁互斥是不行的。
假设加了优化参数，那么是否一定会编译为“inc dword ptr[i]”呢？答案是否定的，这要看编译器心情，如果++i的结果还要被使用的话，那么一定不会被编译为“inc dword ptr[i]”的形式。
那么假设如果编译成了“inc dword ptr[i]”，这是原子操作，是否就不需要加锁了呢？如果在单核机器上，不加锁不会有问题，但到了多核机器上，这个不加锁同样会带来严重后果，两个CPU可以同时执行inc指令，但是两个执行以后，却可能出现只自加了一次。
真正可以确保不“额外”加锁的汇编指令是“lock inc dword ptr[i]”，lock前缀可以暂时锁住总线，这时候其他CPU是无法访问相应数据的。但是目前没有任何一个编译器会将++int编译为这种形式。

krrping

多谢几位解答，后面那个很详细很专业。一直听说&觉得++i是原子的，原来误会这么些年~

》》    把printf注释掉，结果仍然不准确。
你说的结果到底是啥结果？
我有点糊涂。
lenovo 发表于 2010-09-30 15:07

程序用多线程测++i是否是原子的，4个线程各对全局变量n做2百万次++操作，并行进行，输出的红色数字是最终的n值。如果++i是原子的话，红色数字应该是8百万。

davelv

++i首先要看编译器是怎么编译的，某些编译器比如VC在非优化版本中会编译为以下汇编代码：
__asm
{
      ...
w_anthony 发表于 2010-09-30 15:46

这个解释的很全面,学习一下.