使用標誌線

Question

在互聯網之間進行通信，可以找到關於並行編程使用volatile關鍵字的許多爭論，有時相互矛盾的論證。

一本主題更值得信賴的討論似乎是this article by Arch Robison。他使用的例子是從一個線程傳遞一個值到另一個任務：

主題1.計算矩陣乘積，並賦予其主題2，這確實其他的東西吧。該矩陣是可變的M並且該標誌是volatile指針R。

1. 線程1相乘計算一積矩陣M和原子設置 R鍵指向M.
2. 線程2個等待，直到ř！= NULL，然後使用中號，以計算另一矩陣乘積的一個因素。

換句話說，M是一個消息，並且R是就緒標誌。

作者聲稱，雖然將R聲明爲volatile將解決將線程1中的變化傳播到線程2的問題，但不會保證M發生這種情況時的值。並且可以對R和M的分配進行重新排序。所以我們需要使M和R不穩定，或者在像pthreads這樣的庫中使用一些同步機制。

我的問題是，如何做到用C

1）以下如何共享兩個線程之間的一個標誌 - 如何原子分配給它，確保其他線程將看到變化和測試在另一個線程中的變化。在這種情況下使用易變的合法嗎？或者一些圖書館可以提供一個概念上更好或更快的方式，可能涉及記憶障礙？

2）如何做羅賓遜的例子吧，所以如何從一個線程安全地並行線程發送矩陣M到其他並做到這一點（最好是可移植的）

Answer 1

「揮發性」是爲一個提示編譯器不會優化內存訪問，也就是說，不要認爲自上次（本地）寫入以來內存中的值不變。如果沒有這個提示，編譯器可能會認爲寄存器的值（從變量複製而來）仍然有效。 因此，雖然矩陣不太可能保存在寄存器中，但通常這兩個變量對於接收器而言應該是易變的或更精確的。

在現實生活中的多線程，一個寧願用旗語或類似的信號，避免了接收器忙等待。

Answer 2

在像x86這樣的體系結構下，像指針這樣正確對齊（和大小）的變量將默認從原子地讀取和寫入，但需要發生的是內存讀/寫的串行化以防止在CPU中重新排序流水線（通過使用明確的內存圍欄或總線鎖定操作）以及使用volatile來防止編譯器對其生成的代碼重新排序。

最簡單的方法是使用CAS。大多數CAS內部函數在編譯器和CPU內存總線級別提供完整的內存屏障。在MSVC下，您可以使用Interlock*函數，BTS，BTR，Inc，Dec，Exchange和Add都可以用於標誌，對於GCC，您可以使用基於__sync_*的變體。

對於更便攜的選項，您可以使用pthread_mutex或pthread_cond。如果您可以使用C11，則還可以查看_Atomic關鍵字。

Answer 3

「經典」方式是讓線程1將指針指向動態分配的矩陣，並將其傳遞到線程2正在等待的生產者 - 消費者隊列中。一旦推送，線程1可以分配另一個M並開始處理它，如果它願意的話。

如果整體性能受大矩陣運算的支配，擺弄易失性標誌等作爲優化可能爲時過早。