03_Atomic

예제 코드


#include <iostream>
#include <thread>

i32 sum = 0;

void add() {
 for (i32 i = 0; i < 100'0000; i++) {
  sum++;
 }
}

void sub() {
 for (i32 i = 0; i < 100'0000; i++) {
  sum--;
 }
}

int main()
{
 std::thread thread1(add);
 std::thread thread2(sub);

 thread1.join();
 thread2.join();

 cout << sum << endl;
}

결과값

랜덤으로 나옴

이유



// 디버그 모드에서 디버그 -> 창 -> 디어셈블리
00007FF769642865  mov         eax,dword ptr [sum (07FF76964F440h)]
00007FF76964286B  inc         eax
00007FF76964286D  mov         dword ptr [sum (07FF76964F440h)],eax

// add 어셈블리 분석
int eax = sum; // add_1
eax = eax + 1; // add_2
sum = eax; // add_3


// Sub 어셈블리 분석
int eax = sum; //sub_1
eax = eax - 1; //sub_2
sum = eax; // sub_3

위 코드는 add와 서브를 어셈블리로 표현해본 그림이다.

설명을 하자면

sub_1과 add_1에선 값 복사가 일어난다.

두개의 스레드는 모두 sum은 0이다.

각각 2번째 줄에 들어가게 되면 각각 -1, 또는 +1 된다.

즉, add와 sub가 서로 값을 인지한 결과값인 sum이 아니라 복사된 값에 --, ++를 하므로 sum = 1과 sum = -1;이 각각 호출되게 된다. (값을 덮어쓰게됨)

위와 같은 문제를 해결하기 위해선 여러 동기화 기법이 필요하다.

Atomic

아토믹이란 원자 즉, 더 이상 쪼개지지 않는 상태를 말함

다 실행이 되거나

다 실행이 안되거나

예를들어 게임에서 아이템 거래를 하면 다음과 같은 상황이다.

A는 B에게 100원을 지불한다.

B는 A에게 아이템을 준다.

위 상황이 순차적으로 일어난다 했을 때 1번만 실행이 되고 서버가 터졌다면 B에게는 아주 고마운 상황이 아닐 수 없다.

따라서 두가지 상황이 모두 동시에 일어날 꺼면 일어나고, 불가능하면 아예 안하는 것이 낫다.

즉, sum++과 sum--가 두 개의 스레드에서 동시에 발생할 수 밖에 없도록 하는 것이 atomic이라고 볼수 있다.

개선된 코드


#include <atomic>

atomic<i32> sum = 0;

void add() {
 for (i32 i = 0; i < 100'0000; i++) {
  //sum++;
  sum.fetch_add(1); // 해당 열이 시작 될때까지
 }
}

void sub() {
 for (i32 i = 0; i < 100'0000; i++) {
  sum.fetch_add(-1); // 해당 열은 시작하지 않는다
 }
}

int main()
{
 std::thread thread1(add);
 std::thread thread2(sub);

 thread1.join();
 thread2.join();

 cout << sum << endl;
}

fetch_add은 cpu 인스트럭션(명령어 집합)을 호출한다.

따라서 위에서 본 assambly처럼 3단계로 진행하지 않고 하나의 단계로 +1 또는 -1이 진행된다.

03_Atomic

예제 코드

결과값

이유

설명을 하자면

Atomic

개선된 코드

댓글