C++ 之 Memory Barrier

C++ 之 Memory Barrier

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今天群里姐夫推荐了个C++的Actor框架 Theron，就看了下源码，注释比代码还多，业界良心。

源码我还没看完，就看到了他的一个叫StringPool的类，里面通过Ref来生成单例（Singleton），看了下

static void Reference();这个函数实现的时候，突然脑洞一开，为啥没有Memory Barrier(wiki)。

先贴一下他的代码：

 1 StringPool *StringPool::smInstance = 0;
 2 Mutex StringPool::smReferenceMutex;
 3 uint32_t StringPool::smReferenceCount = 0;
 4 
 5 
 6 void StringPool::Reference()
 7 {
 8     Lock lock(smReferenceMutex);
 9 
10     // Create the singleton instance if this is the first reference.
11     if (smReferenceCount++ == 0)
12     {
13         IAllocator *const allocator(AllocatorManager::GetCache());
14         void *const memory(allocator->AllocateAligned(sizeof(StringPool), THERON_CACHELINE_ALIGNMENT));
15         smInstance = new (memory) StringPool();
16     }
17 }

我们先不讨论这一段代码，先看看下面的：

大家如果看过C++的Double Check Lock不可靠的这篇paper(地址)，作者给出的解决方案是这样的：

 1     // First check
 2     TYPE* tmp = instance_;
 3     // Insert the CPU-specific memory barrier instruction
 4     // to synchronize the cache lines on multi-processor.
 5     asm ("memoryBarrier");
 6     if (tmp == 0) {
 7         // Ensure serialization (guard
 8         // constructor acquires lock_).
 9         Guard<LOCK> guard (lock_);
10         // Double check.
11         tmp = instance_;
12         if (tmp == 0) {
13                 tmp = new TYPE;
14                 // Insert the CPU-specific memory barrier instruction
15                 // to synchronize the cache lines on multi-processor.
16                 asm ("memoryBarrier");
17                 instance_ = tmp;
18         }
19     return tmp;

其实这两个Memory Barrier不用全屏障，第一个用读屏障rmb()就好了。第二个需要一个写屏障wmb()。

我们都知道mb这个东西是为了防止CPU级别的指令乱序被发明出来的，（另一个是编译器级别的，和本篇文章没有多大关系，有兴趣大家可以去研究下），实现也是由平台相关的特殊指令(mfence这样的)组成的。

之所以要写成这样，第二个mb()是为了防止在构造函数完成之前提前对目标赋值，但ctor还没完成，就被挂起，然后第二个线程访问的时候，认为已经构造完毕，进而使用不完整的数据引发奇怪的错误。

(第一个rmb()的作用我觉得是可有可无，加上可能是为了效率把（猜），强制刷新读取instance_的值，防止进入第一个check去竞争那个锁，不加也是不会有错的，因为POSIX规定mutex之间必须保持内存的可见性，所以是不需要担心读到脏数据) <-- 这段是个人意见，欢迎修正。

下面就是我趴了半下午才想明白的问题。。。为啥Theron中那段代码（第一段代码）不需要在lock中添加mb()，后来往下翻了下，发现StringPool的构造函数是空的。。根本就没有内存的写入，当然就不需要wmb()了。


可见，C++的多线程编程，好难