Comments on: Race condition in C wrapper of mutex class

By: fr3@K

fr3@K — Wed, 26 Dec 2007 09:41:01 +0000

Hi Jeff, 你說的對, 我上一個 comment 提到的等效方法看來 pure C 是不支持的. 另, 在這篇的第 16 個 footnote, 你提到 pthread_mutex_init() 與這篇的 mutex_init() 除了 pthread_mutexattr_t 參數之外是一樣的. 提醒一下, 雖然 interface 是一致的, 但語意確不相同. Quote from man 3 pthread_mutex_init:

Attempting to initialize an already initialized mutex results in undefined behavior.

By: jeffhung

jeffhung — Wed, 26 Dec 2007 01:39:04 +0000

fr3@K,

無須致歉啊。:-)

我有印象 static variable 的 initialization 不能夠呼叫 function。查了一下 C99，6.7.8.4 這麼說：

All the expressions in an initializer for an object that has static storage duration shall be constant expressions or string literals.

因為 mutex_create() 是 C 的 API，可能被純 C 的程式呼叫，因此這一行是違反 standard 的：

static mutex_t* s_serial_mutex = mutex_create();

雖然現在的 compiler 多是 C/C++ 混合版，沒那麼嚴格。

另外，我認為 API 的設計，最好是能夠「堵死」所有可能的出錯寫法。所以，mutex_init() 會比 mutex_create() 好。

至於怎樣應用 OS 提供的 API 以確保 thread-safe-mutex-initialization，您提得這些都是很有效的辦法，頗值得再細究一番。

Jeff Hung

By: fr3@K

fr3@K — Tue, 25 Dec 2007 17:33:26 +0000

如果原來的 client code, 也就是 get_serial_number 改成這樣:


unsigned int get_serial_number()
{
    static unsigned int s_serial = 0;
    static mutex_t*     s_serial_mutex = mutex_create();
    // ...

其實就跟改進後的 API 實效差異不大. 都是依靠一個 file local static instance 來保護另外一個 instance. 如果 OS 是 unix-alike 或底層可用 pthread, 可以試試 pthread_once 或是以 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 來啟始一個 file static 的 pthread_mutex_t 物件. 如果 OS 是 Windows, 可以嘗試以 InterlockedIncrement 等的原子運算去操作一個 file scope static 的 integer, 將該 integer 當作一個 spin lock 使用. 再次為之前的 comment 致歉.

By: jeffhung

jeffhung — Tue, 25 Dec 2007 16:03:44 +0000

fr3@K,

那最終還是要看 OS 提供的 API 的能力，如果 OS 提供的 API，沒辦法解決這個問題的話，那整件事情就多半無解了。

不過話又說回來，如果不考慮「不經由我們的library而建立的thread」的話，大可以再建立thread之前，先確保這些該初始化過的mutex先初始好。

Jeff Hung

By: fr3@K

fr3@K — Tue, 25 Dec 2007 08:50:45 +0000

不好意思, 之前 comment 的時候完全搞錯. 問題跟進入 main() 與否一點關係也沒有. Sorry.

但 race condition 依然存在. 若有一個以上的 thread 呼叫 mutex_init(), 就有多個 thread 競爭同一個可能未初始化的 function static instance (a mutex, in this case) 的狀況.

By: fr3@K

fr3@K — Sun, 16 Dec 2007 11:30:27 +0000

如果一個以上的 thread 在進入 main 之前使用 init_mutex 呢?

By: jeffhung

jeffhung — Sun, 16 Dec 2007 06:20:33 +0000

fr3@K,

Static variable inside a function 保證在第一次進入該 function，走到該行時，被初始化(成 0 或呼叫 ctor)，而 mutex 的初始化，最終會呼叫到 OS 所提供的 API，所以只要 OS 所提供的 API 沒有問題，那 mxmx 的正確起始，應該就沒有問題。

Jeff Hung

By: fr3@K

fr3@K — Sun, 16 Dec 2007 05:52:29 +0000

我認為 init_mutex 還是不夠安全的, 至少以泛用 library 的角度來看.

例如 user 在進入 main 之前使用 init_mutex 來啟始一個 lifetime 是全局的 mutex, 那誰來確保 init_mutx 當中的 mxmx 的正確起始呢?

這個實作依然沒成功跳脫出 "使用一個 global instance 去確保另一個 global instance 的正確啟始的矛盾".