Question

为什么在多核多线程程序中要慎用volatile关键字

Answer 1

　　总的来说，volatile关键字有两种用途：
　　一个是ISO C/C++中用来处理“异常”内存行为（此用途只保证不让编译器做任何优化，对多核CPU是否会进行乱序优化没有任何约束力）
　　另一种是在Java/.NET（包括Visual Studio添加的扩展）中用来实现高性能并行算法（此种用途通过使用memory barrier保证了CPU/编译器的ordering，以及通过JVM或者CLR保证了对该volatile变量读写操作的原子性）。

　　一句话，volatile对多线程编程是非常危险的，使用的时候千万要小心你的代码在多核上到底是不是按你所想的方式执行的，特别是对现在暂时还没有引入内存模型的C/C++程序更是如此。安全起见，大家还是用Pthreads，Java.util.concurrent，TBB等并行库提供的lock/spinlock，conditional variable, barrier, Atomic Variable之类的同步方法来干活的好，因为它们的内部实现都调用了相应的memory barrier来保证memory ordering，你只要保证你的多线程程序没有data race，那么它们就能帮你保证你的程序是正确的（是的，Pthreads库也是有它自己的内存模型的，只不过它的内存模型还些缺点，所以把多线程内存模型直接集成到C/C++中是更好的办法，也是将来的趋势，但是C++1x中将不会像Java/.NET一样给volatile关键字添加acquire和release语义，而是转而提供另一种具有同步语义的atomic variables，此为后话）。如果你想实现更高性能的lock free算法，或是使用volatile来进行同步，那么你就需要先把CPU和编程语言的memory model搞清楚，然后再时刻注意Atomicity和Ordering是否被保证了。（注意，用没有acquire/release语义的volatile变量来进行同步是错误的，但是你仍然可以在C/C++中用volatile来修饰一个不是用来做同步（例如一个event flag）而只是被不同线程读写的共享变量，只不过它的新值什么时候能被另一个线程读到是没有保证的，需要你自己做相应的处理）