c++ - 相同类别的相同实例，但行为不同。可能的UB

#include <iostream>

#include <atomic>
#include <memory>


template<typename T>
class LockFreeQueue {
public:
    struct CountedNode;

private:
    std::atomic<CountedNode> head;
public:
    struct Node{
        explicit Node(const T& d) : next(CountedNode()), data(std::make_shared<T>(d)), node_counter(0) { }
        std::atomic<CountedNode> next;
        std::shared_ptr<T> data;
        std::atomic<unsigned> node_counter;
    };
    struct CountedNode {
        CountedNode() noexcept : node(nullptr), counter(0) {}
        explicit  CountedNode( const T& data) noexcept : node(new Node(data) /* $4 */), counter(0)  {}
        Node* node;
        int counter;
    };


    void push( const T& data)
    {
        CountedNode new_node(data), curr, incrementedNext, next /*($2) */;
        CountedNode empty; /*($3) */
        if (head.compare_exchange_strong(empty, new_node)) std::cout << "EQUALS\n"; // $1
        else std::cout << "NOT EQUALS\n";

        if (head.compare_exchange_strong(next, new_node)) std::cout << "EQUALS\n"; // $1
        else std::cout << "NOT EQUALS\n";
    }

};


int main() {
    LockFreeQueue<int> Q;
    Q.push(2);

    return 0;
}



    int main(){
    LockFreeQueue<int> Q;
    Q.push(2);

    return 0;
    }

好。它编译并执行没有错误。但是，仍然存在问题，我将在下面进行描述。

http://coliru.stacked-crooked.com/a/1fe71fafc5dde518

在我看来，结果出乎意料:
笔记本
等于

我对上面的代码有一个疯狂的问题。

特别是，$1行中的比较使我遇到了问题。我的意思是，此比较总是返回false，尽管它应该在第一次返回true。

我很困惑，所以我在内存中查找empty和head，但实际上它们是不同的。 head等于0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000(涉及字节)，似乎还可以。但是empty等于:0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x7f7f7f7f7f。 next中更有趣的$2等于0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000，因此实际上等于head。但是，例如curr，incrementedNext等于0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x7f7f7f7f7f。
因此，这种行为是不确定的，因此我认为任何不确定的行为，但是为什么呢？我做错了什么，请向我解释这种行为。

附言我知道$4中的内存泄漏，但是现在我忽略了它。

我用它编译:g++ -latomic main.cpp -std=c++14。
我的gcc版本是6.1.0。我也在gcc 5.1.0上进行了测试。结果是一样的。

@PeterCordes创建的源的链接:https://godbolt.org/g/X02QV8

最佳答案

填充。 std::atomic::compare_exchange*比较两个对象的内存表示形式，就像memcmp一样。如果该结构具有填充，则其内容是不确定的，即使两个实例在成员方面相等，也可能使两个实例看起来不同(请注意CountedNode甚至没有定义operator==)。

在64位版本中，counter后面有填充，您会看到问题。在32位版本中，没有，而您没有。

编辑:我相信下面的部分是错误的；仅保留完整性。 std::atomic_init没有做任何事情来使填充为零。该示例似乎只是偶然地起作用。
head(以及Node::next)应使用std::atomic_init初始化:

std::atomic_init(&head, CountedNode());

完成后，your example works as expected

关于c++ - 相同类别的相同实例，但行为不同。可能的UB，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/38868311/