WedX - журнал о программировании и компьютерных науках

Почему «удаление» узлов в этом классе стека без блокировки может вызвать состояние гонки?

В книге Энтони Уильямса «Параллелизм в C ++ в действии», в разделе 7.2.1, перечислена реализация стека без блокировки:

template <typename T>
class lock_free_stack {
    struct node {
        shared_ptr<T> data_;
        node* next_;
        node(const T& data) : data_(make_shared(data)) {}
    };
    atomic<node*> head_;
public:
    void push(const T& data)
    {
        node* new_node = new node(data);
        new_node->next_ = head_.load();
        while(!head.compare_exchange_weak(new_node->next_, new_node));
    }
    shared_ptr<T> pop()
    {
        node* old_head = head_.load();
        while (old_head &&
                !head_.compare_exchange_weak(old_head, head_->next_));
        return old_head ? old_head->data_ : shared_ptr<T>();
    }
};

Затем в Разделе 7.2.2 автор говорит: «... в pop () мы выбрали утечку узлов, чтобы избежать состояния гонки, когда один поток удаляет узел, в то время как другой поток все еще сохраняет указатель на него, что это примерно разыменовать ".

1) Я не понимаю, почему может произойти такой сценарий и почему следующая функция pop () вызовет состояние гонки:

shared_ptr<T> pop()
{
    node* old_head = head_.load(); // (1)
    while (old_head &&
            !head_.compare_exchange_weak(old_head, head_->next_)); // (2)
    shared_ptr<T> res; // (3)
    if (old_head) {
        res.swap(old_head->data);
        delete old_head;
        return res;
    } else {
        return {};
    }
}

2) Почему для нескольких потоков, вызывающих pop () одновременно, переменная old_head может указывать на один и тот же объект узла после строки (3)?


Ответы:


1

Поток 1 переходит к (2). Начинает оценивать head_->next. Он загружает head_ в регистр, а затем отказывается от приоритета.

Поток 2 продолжается от начала до конца функции. Он удаляет head_ из существования, удаляя его, и возвращает содержимое head_.

Тема 1 просыпается. Это следует за head_ в регистре, получая поле ->next. Но поток 2 уже удалил данные, на которые указывает head_, и мы просто следовали за висящим указателем.

16.09.2016
  • Извините, мне все еще непонятно. Да, поток 1 будет следовать за несуществующим указателем и считывать значение next, которое, вероятно, уже выделено для другой переменной. Таким образом, второй аргумент для compare_exchange_weak () будет недействительным. Но он никогда не будет использоваться, потому что при выполнении compare_exchange_weak () он обнаружит, что head_! = Old_head. Итак, да, мы прочитаем недопустимый аргумент для compare_exchange_weak (), но он никогда не будет использоваться. В чем проблема? Не могли бы вы уточнить? 29.03.2017
  • @alex, почему вы думаете, что они не равны? Вы следовали за висящим указателем, значение может быть любым. А где это проверяет head_!=old_head_? Я пропустил это? 29.03.2017
  • Скорее всего я чего-то упускаю, но до сих пор не могу понять, что именно. Проверьте, что голова _! = Old_head_ находится внутри compare_exchange_weak (). Если эти значения не равны, второй аргумент compare_exchange_weak () не будет использоваться. В моем понимании compare_exchange_weak () атомарно считывает текущее значение головы из памяти. В обсуждаемом сценарии после пробуждения 1-го потока значение заголовка в регистре не будет равно текущему значению заголовка в памяти. Итак, compare_exchange_weak () увидит это и не будет использовать второй аргумент (мусор, который мы читаем после недопустимого значения заголовка в регистре). 30.03.2017
  • @alex ты имеешь в виду old_head, а не old_head_? 30.03.2017

  • 2

    У меня было такое же замешательство, когда я читал это, и я попытался найти ответ в Google ... Я не смог найти ответ и, наконец, пошел проверить ссылку compare_exchange_weak. Часть, которую нам не хватало, - это время, когда вы передаете второй желаемый параметр, вы уже разыменовываете висящий указатель ... Вы действительно не можете избежать этого, поскольку функция должна знать, что вы передаете, таким образом разыменовывая Это.

    19.02.2019
    Новые материалы

    Объяснение документов 02: BERT
    BERT представил двухступенчатую структуру обучения: предварительное обучение и тонкая настройка. Во время предварительного обучения модель обучается на неразмеченных данных с помощью..

    Как проанализировать работу вашего классификатора?
    Не всегда просто знать, какие показатели использовать С развитием глубокого обучения все больше и больше людей учатся обучать свой первый классификатор. Но как только вы закончите..

    Работа с цепями Маркова, часть 4 (Машинное обучение)
    Нелинейные цепи Маркова с агрегатором и их приложения (arXiv) Автор : Бар Лайт Аннотация: Изучаются свойства подкласса случайных процессов, называемых дискретными нелинейными цепями Маркова..

    Crazy Laravel Livewire упростил мне создание электронной коммерции (панель администратора и API) [Часть 3]
    Как вы сегодня, ребята? В этой части мы создадим CRUD для данных о продукте. Думаю, в этой части я не буду слишком много делиться теорией, но чаще буду делиться своим кодом. Потому что..

    Использование машинного обучения и Python для классификации 1000 сезонов новичков MLB Hitter
    Чему может научиться машина, глядя на сезоны новичков 1000 игроков MLB? Это то, что исследует это приложение. В этом процессе мы будем использовать неконтролируемое обучение, чтобы..

    Учебные заметки: создание моего первого пакета Node.js
    Это мои обучающие заметки, когда я научился создавать свой самый первый пакет Node.js, распространяемый через npm. Оглавление Глоссарий I. Новый пакет 1.1 советы по инициализации..

    Забудьте о Matplotlib: улучшите визуализацию данных с помощью умопомрачительных функций Seaborn!
    Примечание. Эта запись в блоге предполагает базовое знакомство с Python и концепциями анализа данных. Привет, энтузиасты данных! Добро пожаловать в мой блог, где я расскажу о невероятных..


    Для любых предложений по сайту: [email protected]