¿Dónde está la carrera en este hilo de advertencia de desinfectante?


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El siguiente código genera una advertencia cuando se ejecuta con el desinfectante de hilos en macOS. No puedo ver dónde está la carrera. El bloque de control de shared_ptr y weak_ptr es seguro para subprocesos, y al empujar y hacer estallar std::queuese realiza con un bloqueo retenido.

#include <future>
#include <memory>
#include <queue>

class Foo {
public:
  Foo() {
    fut = std::async(std::launch::async, [this] {
      while (!shouldStop) {
        std::scoped_lock lock(mut);
        while (!requests.empty()) {
          std::weak_ptr<float> requestData = requests.front();
          requests.pop();
          (void)requestData;
        }
      }
    });
  }

  ~Foo() {
    shouldStop.store(true);
    fut.get();
  }

  void add(const std::weak_ptr<float> subscriber) {
    std::scoped_lock lock(mut);
    requests.push(subscriber);
  }

private:
  std::atomic<bool> shouldStop = false;
  std::future<void> fut;
  std::queue<std::weak_ptr<float>> requests;
  std::mutex mut;
};

int main() {
  Foo foo;

  int numIterations = 100000;

  while (--numIterations) {
    auto subscriber = std::make_shared<float>();

    foo.add(subscriber);
    subscriber.reset();
  }

  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
}

Advertencia con stacktrace:

WARNING: ThreadSanitizer: data race (pid=11176)
  Write of size 8 at 0x7b0800000368 by thread T1 (mutexes: write M16):
    #0 operator delete(void*) <null>:1062032 (libclang_rt.tsan_osx_dynamic.dylib:x86_64h+0x4f225)
    #1 std::__1::__shared_ptr_emplace<float, std::__1::allocator<float> >::__on_zero_shared_weak() new:272 (minimal:x86_64+0x1000113de)
    #2 std::__1::weak_ptr<float>::~weak_ptr() memory:5148 (minimal:x86_64+0x100010762)
    #3 std::__1::weak_ptr<float>::~weak_ptr() memory:5146 (minimal:x86_64+0x100002448)
    #4 Foo::Foo()::'lambda'()::operator()() const minimal_race.cpp:15 (minimal:x86_64+0x10000576e)
    #5 void std::__1::__async_func<Foo::Foo()::'lambda'()>::__execute<>(std::__1::__tuple_indices<>) type_traits:4345 (minimal:x86_64+0x1000052f0)
    #6 std::__1::__async_func<Foo::Foo()::'lambda'()>::operator()() future:2323 (minimal:x86_64+0x100005268)
    #7 std::__1::__async_assoc_state<void, std::__1::__async_func<Foo::Foo()::'lambda'()> >::__execute() future:1040 (minimal:x86_64+0x100005119)
    #8 void* std::__1::__thread_proxy<std::__1::tuple<std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct, std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >, void (std::__1::__async_assoc_state<void, std::__1::__async_func<Foo::Foo()::'lambda'()> >::*)(), std::__1::__async_assoc_state<void, std::__1::__async_func<Foo::Foo()::'lambda'()> >*> >(void*) type_traits:4286 (minimal:x86_64+0x10000717c)

  Previous atomic write of size 8 at 0x7b0800000368 by main thread:
    #0 __tsan_atomic64_fetch_add <null>:1062032 (libclang_rt.tsan_osx_dynamic.dylib:x86_64h+0x24cdd)
    #1 std::__1::shared_ptr<float>::~shared_ptr() memory:3472 (minimal:x86_64+0x1000114d4)
    #2 std::__1::shared_ptr<float>::~shared_ptr() memory:4502 (minimal:x86_64+0x100002488)
    #3 main memory:4639 (minimal:x86_64+0x10000210b)

SUMMARY: ThreadSanitizer: data race new:272 in std::__1::__shared_ptr_emplace<float, std::__1::allocator<float> >::__on_zero_shared_weak()

editar: lo compilo con:

clang++ -std=c++17 -g -fsanitize=thread -o test  minimal_race.cpp

versión clang:

$ clang++ --version
clang version 7.1.0 (tags/RELEASE_710/final)
Target: x86_64-apple-darwin18.7.0
Thread model: posix
InstalledDir: /usr/local/opt/llvm@7/bin

Estoy usando macOS 10.14.6


Creo que esto pertenece a codereview
— xception

2
No, está bien aquí. Hay un problema con el código de OP, no solo buscan mejorarlo. Una condición de carrera es un problema muy grave
— Tas

probado un par de veces con desinfectante hilo con gcc y sonido metálico en Linux y no se pudo reproducir el problema
— Xception

¿No causaría esto un posible punto muerto? Con std::launch::async, depende de std::asyncdeterminar cómo programar sus solicitudes de acuerdo con cppreference.com . Esto significa que potencialmente cuando Foose construye, el futurecerraduras el mutex (que no lo hace de desbloqueo hasta que shouldStopes verdadero). Si Foo::Addluego se llama, intentará bloquear el mutex, esperando que el futuro lo desbloquee, lo que nunca hace.
— xEric_xD

1
logró obtener un mejor seguimiento con libc ++ en clang en linux ... no sé cómo publicarlo aquí para que pueda verlo en este enlace compilado clang++ -std=c++17 -O0 -ggdb -fsanitize=thread -stdlib=libc++ -o x x.cpp, no sucede con libstdc ++,
— xception

Respuestas:


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Creo que esto podría ser un error con libc ++ y clang en su implementación débil_ptr / shared_ptr ...

cambiar la cola weak_ptr a una shared_ptr soluciona el problema incluso con versiones antiguas de clang.

los cambios son la línea 25:

  void add(const std::shared_ptr<float> subscriber) {

línea 33:

  std::queue<std::shared_ptr<float>> requests;

y reescribiendo el while en la línea 42 como:

  while (--numIterations) {
    auto subscriber = std::make_shared<float>();

    foo.add(move(subscriber));
  }

¿has podido reproducirlo? ¿Qué versión de clang?
— Marek R

Para mí esto suena lógico, ya que esto evita que los objetos sean destruidos. La condición de carrera parece ocurrir en el destructor de shared_ptr.
— JHBonarius

clang ++ -v clang versión 9.0.0 (etiquetas / RELEASE_900 / final) Destino: x86_64-pc-linux-gnu Modelo de subproceso: posixDir instalado: / usr / lib / llvm / 9 / bin Instalación seleccionada de GCC: / usr / lib / gcc /x86_64-pc-linux-gnu/9.2.0 Candidato multilib:.; @ m64 Candidato multilib: 32; @ m32 Seleccionado multilib:.; @ m64 @MarekR
— xception

@MarekR Incluso publiqué mi propia traza inversa con un enlace a ella en un comentario sobre la pregunta y construí banderas
— xception

1
@JHBonarius si entiendo correctamente cómo las interacciones débiles_ptr / shared_ptr deberían funcionar, usarlas desde diferentes hilos debería ser seguro (no los datos puntiagudos, solo las clases envolventes) al menos en cómo el OP los usa con un shared_ptr y un débil_ptr (siendo diferentes objetos )
— xception
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