多个线程能否安全地将相同的值同时写入同一个变量？

Question

多个线程能否安全地同时向同一个变量写入相同的值？

举个具体的例子——C++ 标准是否保证以下代码在每个符合标准的系统上编译运行没有未定义的行为并打印 "true"？

#include <cstdio>
#include <thread>

int main()
{
    bool x = false;
    std::thread one{[&]{ x = true; }};
    std::thread two{[&]{ x = true; }};
    one.join();
    two.join();
    std::printf(x ? "true" : "false");
}

这是一道理论题；我想知道它是否肯定总是有效，而不是它在实践中是否有效（或者像这样编写代码是否是个好主意:)）。如果有人能指出标准的相关部分，我将不胜感激。根据我的经验，它在实践中总是有效，但不知道它是否保证有效我总是使用 std::atomic 代替 - 我想知道对于这种特定情况这是否是绝对必要的。

Answer 1

没有

您需要同步对这些变量的访问，通过使用互斥或使它们成为原子。

写入相同值时没有豁免。您不知道编写该值涉及哪些步骤（这是潜在的实际问题），标准也不知道，这就是代码具有未定义行为的原因……这意味着您的编译器可以对您的程序造成绝对混乱（这就是您需要避免的真实问题）。

有人会告诉您某某架构可以保证原子写入这些大小的变量。但这并没有改变 UB 方面。

您要查找的段落是：

[intro.races/2]: Two expression evaluations conflict if one of them modifies a memory location ([intro.memory]) and the other one reads or modifies the same memory location.

[intro.races/21]: […] The execution of a program contains a data race if it contains two potentially concurrent conflicting actions, […]. Any such data race results in undefined behavior.

...以及周围的措辞。该部分实际上非常深奥，但您实际上不需要解析它，因为这是经典的教科书数据竞赛，您可以在任何有关编程的书籍中读到它。

Answer 2

亮度是正确的，从标准的角度来看是正确的。

但我会给你另一个观点，为什么从硬件架构的角度来看这不是一个好主意。

如果没有内存屏障（原子、互斥等...），您可能会遇到所谓的缓存一致性问题。在多核或多处理器机器上，您的两个线程都可以将 x 设置为 true，但您的主线程可能会打印 false，即使您的编译器没有隐藏 x 写入寄存器。那是因为主线程使用的硬件缓存还没有更新到 x 从它所在的任何缓存行无效。 C++ 提供的原子类型和锁守卫（以及无数 OS 原语）被实现来解决这个问题。

无论如何，google for Cache Coherence Problem and Cache Coherence Multicore. And for a particular architecture implementation of how atomic transactions are implemented, look up the Intel LOCK prefix.

多个线程能否安全地将相同的值同时写入同一个变量？

Can multiple threads write the same value to the same variable at the same time safely?

c++

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