fread 线程锁在什么级别？他们需要达到什么水平？答案

【问题标题】：What level are fread thread locks on? What level do they need to be on?fread 线程锁在什么级别？他们需要达到什么水平？
【发布时间】：2015-04-25 21:21:24
【问题描述】：

Visual Studio 的 fread “锁定其他线程”。还有一个替代版本 _fread_nolock，读作“不锁定其他线程”，只能在“线程安全上下文中使用，例如单线程应用程序或调用范围已经处理线程隔离的地方”。

即使在阅读了关于这两者的其他一些相关的讨论之后，我还是很困惑，如果锁定 fread 实现是在特定的 FILE 结构、特定的实际文件上，还是在完全不同文件上的所有 fread 调用上。

如果您使用 nolock 版本，您需要提供什么级别的锁定？多个线程可以在没有任何锁定的情况下并行读取单独的文件吗？多个线程可以在没有任何锁定的情况下并行编写单独的文件吗？或者是否存在会损坏的全局或静态变量？

那么，通过使用 nolock 版本，您是否能够潜在地实现更好的 I/O 吞吐量（如果您没有不必要地移动磁头，例如读取单独的驱动器或 SSD 驱动器），或者潜在的收益仅仅是将冗余锁减少为单个锁（应该可以忽略不计。）

VS 的 ifstream.read 函数是否像普通的 fread 一样工作？（我没有看到它的 nolock 版本。）

【问题讨论】：

C 运行时库可以追溯到很久很久以前，早在操作系统支持线程之前。当两个线程在同一个文件上调用 fread() 时，规范从未更新说明应该发生什么。因此，图书馆作者必须自谋生路才能使旧规范发挥作用。不像 CRT 给了程序员另一种方式。通过尝试绕过锁，您实际上领先的几率非常低，I/O 非常慢。然而，这并非在所有情况下都是如此，例如，语言环境非常昂贵。大多数试图做正确的程序的命运都是避免 CRT。

标签： c++ c multithreading io locking

【解决方案1】：

MS 标准库实现完全支持多线程。 C++ 标准解释了这个要求：

27.2.3: 多个线程同时访问流对象、流缓冲区对象或 C 库流可能会导致数据种族，除非另有说明。

如果一个线程调用了一个将值写入流的库调用结果，另一个线程从流中读取该值通过库调用 b 这样不会导致数据比赛，然后 a 的写入与 b 的读取同步。

这意味着如果您在流上写入，则会完成锁定（不是文件锁定，而是对内存中流数据结构的并发访问锁定），以确保所有其他线程使用同一个流。

即使不需要，这种锁定开销也始终存在。根据微软的说法，这可能具有性能方面：

多线程库的性能得到了改进，并且 接近现已淘汰的单线程的性能 图书馆。对于那些需要更高性能的情况需要，有几个新功能。

这就是提供 _nolock 函数的原因。他们直接访问流而无需线程锁定。必须非常小心地使用它，例如：

如果您的应用程序是单线程的（使用相同流的另一个进程有自己的数据结构，并且操作系统在这里管理并发）
如果您确定没有两个线程使用相同的流（例如，如果您只有一个阅读器线程并且写入是在您的程序之外完成的）。
如果您有其他同步机制来保护代码的关键部分。例如，如果您使用互斥锁或使用原子的线程安全非阻塞算法。

在这种情况下，不需要/冗余的流访问的附加锁。对于文件密集型功能，可能值得使用 no_lock 。

注意： 正如您所指出的：只有在进行数百万次访问的密集文件访问时才值得使用 nolock。

【讨论】：

【解决方案2】：

fread_no_lock() 一旦你确保文件被外部机制（可能是某种形式的互斥锁）锁定，似乎就会被使用，然后你用它来减少开销：相关：What's the intended use of _fread_nolock, _fseek_nolock?

这也可以回答您可能有的任何其他问题：您的硬盘驱动器可能会或可能不会同时执行多个 I/O 操作，具体取决于您拥有的硬盘驱动器类型：@ 987654322@

【讨论】：

我在发帖前看到了“... O/P 说“the”（思考的意思是 fread）函数阻塞了重入调用，允许一个线程一次作为一个整体在函数中。但是，一个答案表明锁定是在 FILE* 级别。另一个答案说线程安全版本是可重入的，但是您不能使用相同的 FILE* 调用两个版本。另一个答案说使用 _nolock 版本可以获得更好的性能，但没有提到实际磁盘 I/O 是否更高，或者它是否只是绕过冗余锁。它给我留下了更多的问题。