Dlaczego ten kod jest ciągły, ale nie wątkowy

Question

Kiedyś wszystkie funkcje ponownego wprowadzania są wątkowane. Ale czytam Reentrancy page in Wiki, to księguje kod, który jest „doskonale wklęsłego, ale nie bezpieczny wątku. Ponieważ nie zapewniają dane globalny jest w stanie spójnym podczas wykonywania”

int t; 

void swap(int *x, int *y) 
{ 
     int s; 

     s = t; // save global variable 
     t = *x; 
     *x = *y; 
     // hardware interrupt might invoke isr() here! 
     *y = t; 
     t = s; // restore global variable 
} 

void isr() 
{ 
     int x = 1, y = 2; 
     swap(&x, &y); 
} 

nie rozumiem swoje wyjaśnienie . Dlaczego ta funkcja nie jest bezpieczna dla wątków? Czy to dlatego, że zmienna globalna int t zostanie zmieniona podczas wykonywania wątków?

Answer 1

Aby dać bardziej ogólną odpowiedź, przywracanie jest tylko na poziomie funkcji. Oznacza to, że jedno wywołanie funkcji nie zmienia stanu, w którym może zmienić funkcjonowanie drugiego połączenia.

W podanym przykładzie zmienna globalna nie zostanie zmieniona między dwoma wywołaniami funkcji. Co dzieje się wewnątrz funkcji, nie ma wpływu na każde wywołanie funkcji.

Przykładem non funkcji wklęsłego jest strtok

Jest to na przykład nie można zagnieździć 2 parsowanie pętle z nim:

/* To read a several lines of comma separated numbers */ 
char buff[WHATEVER], *p1, *p2; 

    p1 = strtok(buff, "\n"); 
    while(p1) { 
    p2 = strtok(p1, ","); 
    while(p2) { 
     atoi(p2); 
     p2 = strtok(NULL, ","); 
     } 
    } 
    p1 = strtok(NULL, "\n"); 
    } 

To nie działa, ponieważ stan zewnętrznej Pętla strtok jest blokowana przez drugie wywołanie (trzeba użyć wariantu z powtórkami strtok_r).

Answer 2

W ten sposób funkcja mes mesi ze zmienną globalną o nazwie t z jakiegoś dziwacznego powodu. Jeśli ta funkcja zostanie wywołana z dwóch różnych wątków w tym samym czasie, możliwe, że otrzymasz nieoczekiwane, niepoprawne wyniki, ponieważ jedna instancja zastąpi wartość wt, która została napisana przez inne wystąpienie.

Answer 3

Jeśli wykonywałeś 2 wystąpienia (każdy na innym wątku), możesz stanąć na palcach drugiego: jeśli ktoś został przerwany przy komentarzu "przerwanie sprzętowe", a inny został wykonany, może zmienić t, aby przejście z powrotem na pierwsze sprawiłoby, że wynik byłby nieprawidłowy.

Answer 4

Sztuczka z tym rodzajem przywrócenia polega na tym, że wykonanie pierwszego połączenia zatrzymuje się podczas wykonywania drugiego połączenia. Podobnie jak wywołanie podfunkcji. Pierwsze połączenie jest kontynuowane po całkowitym zakończeniu drugiego połączenia. Ponieważ funkcja zapisuje stan t przy wejściu i przywraca go przy wyjściu, nic się nie zmieniło dla pierwszego połączenia, gdy jest kontynuowane. Dlatego zawsze masz zdefiniowaną i ścisłą kolejność wykonywania, bez względu na to, gdzie dokładnie przerwano pierwsze połączenie.

Gdy ta funkcja działa w wielu wątkach, wszystkie wykonania wykonywane są równolegle, nawet w paralele z procesorem wielordzeniowym. Nie ma zdefiniowanej kolejności wykonywania we wszystkich wątkach, tylko w jednym wątku. Tak więc wartość t może być zmieniona w dowolnym momencie przez jeden z pozostałych wątków.

Answer 5

Postaram się zaproponować inny (być może mniej wymyślny) przykład funkcji, która jest wielokrotna, ale nie wątkowa.

Oto realizacja „Wieże Hanoi”, za pomocą udostępnionego globalnej „Temp” stack:

stack_t tmp; 

void hanoi_inner(stack_t src, stack_t dest, stack_t tmp, int n) 
{ 
    if (n == 1) move(src, dest) 
    else { 
    hanoi_inner(src, tmp, dest, n - 1); 
    move(src, dest); 
    hanoi_inner(tmp, dest, src, n - 1); 
    } 
} 

void hanoi(stack_t src, stack_t dest, int n) { hanoi_inner(src, dest, tmp, n); } 

Funkcja hanoi() jest reentrant ponieważ pozostawia stan bufora globalnej tmp niezmienione, gdy go zwraca (jedno zastrzeżenie: zwykłe ograniczenie posiadania rosnącego rozmiaru dysków na tmp może zostać naruszone podczas wywołania zwrotnego.) Jednak hanoi() nie jest bezpieczny dla wątków.

Oto przykład, który jest zarówno bezpieczny wątku i wklęsłego jeżeli operator przyrost n++ jest atomowy:

int buf[MAX_SIZE]; /* global, shared buffer structure */ 
int n;    /* global, shared counter */ 

int* alloc_int() { return &buf[n++]; } 

Naprawdę mógłby to wykorzystać jako podzielnika dla komórek jedna liczba całkowita (nie sprawdzić przepełnienie; wiem). Jeśli n++ nie jest operacją atomową, dwa wątki lub dwa wywołania zwrotne mogą łatwo zostać przypisane do tej samej komórki.

Answer 6

Załóżmy wątku i nici wątku B. A ma dwie zmienne lokalne, a = 5, B = 10 gwintu B ma dwie zmienne lokalne P = 20, Q = 30

nawlec połączenia: wymiany (& a, & b);

Wątek B połączenia: zamiana (& p, & q);

Zakładam, że oba wątki działają na różnych rdzeniach i należą do tego samego procesu. Zmienna t jest globalna i int x, int y są lokalne dla danej funkcji. Poniższe szeregowanie wątków pokazuje, w jaki sposób wartość "t" może się różnić w zależności od planowania wątków, a co za tym idzie, czy wątek kodu jest niebezpieczny. Powiedz globalne t = 100;

Thread A   Thread B 
1) int s;  int s; 
2) s = 100;  s = 100; 
3) t = 5;  no operation(nop); 
4) nop;   t = 20; // t is global so Thread A also sees the value as t = 20 
5) x = 10;  x = 30; 
6) y = 20;  y = 20; // Thread A exchange is wrong, Thread B exchange is OK 

Teraz spróbuj wyobrazić sobie, co by się stało, gdyby wyciągi 3 i 4 były w innej kolejności powyżej. t następnie otrzyma wartość 5, a wymiana w wątku B będzie błędna. Sytuacja jest jeszcze łatwiejsza, jeśli dwa wątki znajdują się na tym samym procesorze. Wtedy żadna z powyższych operacji nie będzie jednoczesna. Właśnie pokazałem przeplatanie w krokach 3 i 4, ponieważ są to najważniejsze.