[問題] thread會將值存在register中不寫回?

[Arton0306 (Ar藤)]

這個問題是出自"程式設計師的自我修養"這一本書
裡面28頁陳述了一個問題

x = 0;
Thread1      Thread2
lock();      lock();
x++;         x++;
unlock();    unlock();

書上說可能thread1做完x++時，這個x=1的值還留在register中還沒寫回，
之後換thread2跑完，很久之後thread1才把此值寫回，最後x的值是1

但書上這個例子看起來就是一般multithread用mutex鎖住一段code的寫法，
目前也沒看過這種寫法發生錯誤
請問這個情況什麼時候會發生？
還是說平常在用的unlock會自動把register中的值flush出去？

我把28頁照片放上來
https://photos.app.goo.gl/QYG5LffdJLUC9PfA8
(特別查了一下著作權法，放個一頁應該是沒什麼問題@@)
著作權法第五十二條規定：「
為報導、評論、教學、研究或其他正當目的之必要，在合理範圍內，
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推 stupid0319: 看不太懂,x應該是同一塊記憶體,怎會有flush的問題
→ Lipraxde: 恩...應該 compiler 優化有問題才會像你說的這樣啊？有
→ Lipraxde: 沒有前後文？
→ descent: 他後面有提到 volatile 和 memory barrier, page 29
※ 編輯: Arton0306 (36.227.78.148), 10/14/2018 20:36:06
→ Arton0306: 我說flush是指寫出去到memory的意思
→ Arton0306: 29頁那個cpu自行換序的問題 我試過真的會發生
→ Arton0306: 但28頁這個我沒遇過
→ Arton0306: 再看一次 好像真的如同L大說的 這段是在講compiler的問
→ Arton0306: 題 所以compiler看到mutex夾住的要小心 應該是這意思@@
→ Arton0306: 我原本以為它是說code有問題 冏XD
→ stupid0319: 如果是留在暫存器中,也不能算做完x++吧
→ stupid0319: 書上意指lock前就把x值存進暫存器?
我想它這段真的是沒有寫很清楚，以下是我的理解：
它說「落後的編譯器技術已經無法滿足日益增長的並行需求，很多看似無錯的程式碼
在最佳化和並行面前又產生了麻煩，最簡單的例子…(就是我上面寫的code)」
也就是它舉了一個compiler最佳化出bug的例子，
在它的例子中
x+1的值留在register中，不是lock前就存進暫存器，
而是因為有可能之後會再用到，這樣比較快
singlethread是可以這麼做，
但在multithread的情況下，這樣的最佳化是compiler的bug

而它28頁最下方和29頁的例子是code真的有問題 compiler不可能解決
2個例子擺在一起容易誤會
※ 編輯: Arton0306 (36.227.78.148), 10/14/2018 23:09:24
→ stupid0319: 唉,連記憶體到CPU暫存器的時間也要省
推 Bencrie: 存取暫存器的時間遠小於記憶體啊 XD
→ PkmX: 現在的C/C++有規範不同thread之間的memory model
→ PkmX: 以std::mutex來說 unlock "synchronizes-with"下一個lock
→ PkmX: unlock前的side effects必須讓lock後的code看到
→ PkmX: 如果編譯器沒有把x的值寫回記憶體的話就是做錯了
推 steve1012: c++ 11以後要follow sequential consistency.
感謝 原來後來加進standard了

想到一段以前寫過的code

bool isStop = false; // global var
thread 1              thread 2
while (!isStop) {     do something...
    do something      isStop = true
}

也就是thread1 重複做某件事 直到thread2設定了isStop的flag
例如用在gui取消/中斷某個耗時的計算

現在回想起來
isStop沒有用lock包起來是否有問題??
如果加上volatile 而沒有lock 這樣是否安全？

※ 編輯: Arton0306 (36.227.78.148), 10/16/2018 01:59:34
→ PkmX: seq_cst是atomic operation之間預設才有
→ PkmX: 像上面那種bool isStop兩個threads同時寫還是UB
→ PkmX: 除非你有用mutex等東西讓兩個讀寫有"happens-before"的關係
推 jun0325: 用volatile應該就會讓compiler每次都會寫回memory了吧
→ PkmX: 照標準volatile和thread之間的synchronization是沒有關係的
→ PkmX: 而且volatile也不一定是atomic access
我發現我原本寫的thread 1的while (isStop)寫錯了
改了while (!isStop) 才對
我上面的例子只有2個thread，只有thread2才會去寫isStop
※ 編輯: Arton0306 (220.136.4.208), 12/07/2018 01:38:57