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Mutex和内存可见性

原文链接  作者:Loïc  译者:林永听

介绍

POSIX线程遵守共享内存模型[1],此模型各线程可以访问一组共享对象。多个并发的线程需要协同访问共享对象。为此该模型引入了以下两个属性来简化程序设计:

  • 原子访问:避免线程在访问数据对象时,另一线程正在修改它。
  • 内存可见性:一旦线程修改数据对象,其它线程在修改行为发生之后马上能看见此对象的新状态,如图1所示。

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C1X 系列 : 多线程 (N1494)

感谢林永听投递本文。  校对:方腾飞

1. 关于 C1X 标准

C1X 是 C 语言的下一个标准,用于取代现有的 C99 标准。 C1X 是一个非正式名字,该标准仍在制订中,最新的工作草案是 N1494 ,发布于 2010 年 6 月。与 C99 相比, C1X 在语言和库上有显著的变化,本文重点分析 N1494 草案中的多线程部分。

2. 呼之欲出的多线程

不瞒你说, C99 标准里面的内存模型仍然是单线程的,即所有代码都运行在一个线程(进程)内。也许,你简直不敢相信这个是真的,因为说不定你每天都与多线程打交道, 使用 _beginthread , CreateThread 或 pthread_create 等不同平台的函数去创建线程。当你担心每个变量被编译器优化时,不得不加上 volatile 修饰符时,或者加上内存栅栏 (memory barrier) ,都印证了 C99 为单线程的内存模型。

32 位保护模式的出现,催生了多任务操作系统的诞生,随之而来的就是多线程环境。随着多核时代的到来,多线程环境成为程序开发不可逃避的问题。无锁编程,并行编程等已经成熟的技术在 C 社区里,常常给初学者遥不可及的感觉。在迫切需要多线程的时代,不同厂商和平台都纷纷开发了各自的多线程库,如 POSIX 的 pthreads 和 window 的 winThread 。软件工程师在特定的平台下,使用各自的线程库来开发多线程或并发程序,并非很难,但可移植却成了他们面临的问题。如 pthreads 在默认情况下,互斥锁是非递归的,要使用递归互斥锁,程序库必须支持一些扩展 feature ;而 window 下的锁默认情况下是递归的。 lock-wait-wakup 方式也不尽然相同,这对开发跨平台的多线程程序来说无异于雪上加霜。

放眼 C 语言的后来者,如 Java ,很早就支持了多线程,并且它的内存模型在不断地修改,以适应发挥多线程的优势。 Erlang 作为一种天生的并发编程语言,踏上编程语言的行列,成为并发编程的新星。同时,很多脚本语都内置地支持线程类或结构。 C/C++ 作为后来加入到多线程的行列,尽管已经太晚了,但对于 C 语言社区来说,这无疑是最令人兴奋的消息了。

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