主页 / coding / 问题 / 78876328
Accepted
asimes
Asked: 2024-08-16 02:02:37 +0800 CST

从信号处理程序设置变量时是否需要 std::atomic 或 volatile

  • 772
#include <unistd.h>

#include <csignal>
#include <exception>
#include <functional>
#include <iostream>

std::function<void(int)> g_signalHandler;

void signalWrapper(const int a) { g_signalHandler(a); }

int main() {
    bool abort = false;
    g_signalHandler = [&abort](const int) {
        std::cout << "Abort" << std::endl;
        abort = true;
    };

    struct ::sigaction signalAction = {};
    signalAction.sa_handler = signalWrapper;

    if (
        ::sigaction(SIGHUP,  &signalAction, nullptr) != 0 ||
        ::sigaction(SIGINT,  &signalAction, nullptr) != 0 ||
        ::sigaction(SIGTERM, &signalAction, nullptr) != 0
    )
        throw std::exception();

    // Is it guaranteed that the new value of abort will be seen here without
    // the need of std::atomic<bool> or volatile bool?
    while (!abort)
        ::sleep(1);

    return 0;
}

假设一个单线程程序、C++17 和 Linux

据我所知，使用普通的bool就足够了，while (!abort)并且std::atomic<bool>/volatile bool不是必要的。我想确认这始终是正确的，并且我不必担心编译器优化读取值

c++

1 个回答

  1. Best Answer

    据我所知，使用普通布尔值对于 while (!abort) 来说已经足够，而 std::atomic / volatile bool 则不是必需的。我想确认这始终是正确的，并且我不必担心编译器优化读取值

    不，这是错误的，并且会引起数据竞争，而这始终是未定义的行为。

    为了说明这种未定义行为如何合理地表现出来：编译器可能会认为abort是非原子的，并且::sleep并不意味着任何同步。因此，它可以得出结论，abort如果最初是false，则永远不会改变，因为这会导致具有未定义行为的数据争用，并且要么完全摆脱循环检查，要么将abort其保存在寄存器中而不从内存中重新加载。无论哪种情况，您的循环都不会终止。

    volatile bool也是错误的。volatile根据信号处理程序标准的要求，这是不够的。

    volatile确实保证代码中的每个读取和写入实际上都会转换为加载和存储，但是volatile不保证这些加载/存储的原子性。（但是，特定的编译器/平台组合可能会做出这样的保证，因此volatile可用于实现原子操作。）

    在信号处理程序中，唯一可以保证能够以定义的行为访问的非局部变量是（非线程局部）

    • 类型的对象volatile std::atomic_sig_t（并通过 glvalue 访问volatile）；仅当在信号处理程序和运行信号处理程序的线程之间共享（无需其他同步）时，其他线程才不共享
    • 无锁原子对象；std::atomic_flag保证无锁；哪些专业化std::atomic是无锁的，这取决于平台，可以使用is_lock_free和is_always_lock_free成员进行检查std::atomic

    此外，默认情况下，库函数在信号处理程序中使用也不安全。C/C++/POSIX 标准中只有特定的例外。具体来说，std::function流 IOstd::cout << 在信号处理程序中不安全，也会导致未定义的行为。

    请参阅https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/program/signal了解 C++ 标准对信号处理程序的要求，以便它们根据标准具有明确定义的行为。

    请参阅https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9799919799/functions/V2_chap02.html#tag_16_04_03以获取POSIX 环境中异步信号安全函数的列表。

    • 5

相关问题