<html>
  <head>

    <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8">
  </head>
  <body bgcolor="#FFFFFF" text="#000000">
    <p>C++14 6.7 Declaration statement, clause 4 has the standardese for
      "Magic" / thread-safe statics.  Footnote 91 says "The
      implementation must not introduce any deadlock around execution of
      the initializer."  I believe this is unimplementable.  The
      standard (and users) require mutual exclusion (though not
      necessarily a mutex) to be provided over unknown / arbitrary
      code.  This causes well known problems (
<a class="moz-txt-link-freetext" href="http://www.drdobbs.com/cpp/avoid-calling-unknown-code-while-inside/202802983">http://www.drdobbs.com/cpp/avoid-calling-unknown-code-while-inside/202802983</a>
      ).<br>
    </p>
    <p>Libcxxabi, libsupc++, and the Microsoft implementation all have
      deadlocks in released compilers.  I have two examples, one heavily
      contrived, and the other lightly contrived.<br>
    </p>
    <b>Heavily contrived example:<br>
    </b>In the following code, the static A2 can cause the static B2 to
    be constructed, and B2 can cause the static A2 to be constructed.  A
    bool is passed along to prevent recursion.  This leads to the
    classic "deadly embrace", where each thread is waiting for a
    resource from the other thread to be released.  The sleeps have been
    added to make the race condition more likely to trigger.  No user
    data is racing in this example.  There would be a hidden data race
    on the "is initialized" flag on each of the statics, except that
    that is one of the races that thread-safe statics is supposed to
    fix.<br>
    <br>
    <tt>#include <thread></tt><tt><br>
    </tt><tt><br>
    </tt><tt>using namespace std::chrono_literals;</tt><tt><br>
    </tt><tt><br>
    </tt><tt>void aMaker(bool MakeB);</tt><tt><br>
    </tt><tt>void bMaker(bool MakeA);</tt><tt><br>
    </tt><tt><br>
    </tt><tt>struct SlowA {</tt><tt><br>
    </tt><tt>  explicit SlowA(bool MakeB) {</tt><tt><br>
    </tt><tt>    std::this_thread::sleep_for(2s);</tt><tt><br>
    </tt><tt>    if(MakeB) bMaker(false);</tt><tt><br>
    </tt><tt>  }</tt><tt><br>
    </tt><tt>};</tt><tt><br>
    </tt><tt><br>
    </tt><tt>struct FastB {</tt><tt><br>
    </tt><tt>  explicit FastB(bool MakeA) {</tt><tt><br>
    </tt><tt>    if(MakeA) aMaker(false);</tt><tt><br>
    </tt><tt>  }</tt><tt><br>
    </tt><tt>};</tt><tt><br>
    </tt><tt><br>
    </tt><tt>void aMaker(bool MakeB) {  static SlowA A2(MakeB); };</tt><tt><br>
    </tt><tt>void bMaker(bool MakeA) {  static FastB B2(MakeA); };</tt><tt><br>
    </tt><tt><br>
    </tt><tt>int main() {</tt><tt><br>
    </tt><tt>  std::thread first( []{aMaker(true);});</tt><tt><br>
    </tt><tt>  std::this_thread::sleep_for(1s);</tt><tt><br>
    </tt><tt>  std::thread second([]{bMaker(true);});</tt><tt><br>
    </tt><tt>  </tt><tt><br>
    </tt><tt>  first.join();</tt><tt><br>
    </tt><tt>  second.join();</tt><tt><br>
    </tt><tt>}</tt><br>
    <br>
    <b>Lightly contrived example:<br>
    </b>In the following code, we cause a deadlock with only one user
    defined recursive mutex.  I think this issue could actually affect
    real code bases, though I haven't hit the problem myself.<br>
    <br>
    <tt>#include <thread><br>
      #include <mutex><br>
      <br>
      std::recursive_mutex g_mutex;<br>
      <br>
      struct SlowA {<br>
        explicit SlowA() {<br>
          std::lock_guard<std::recursive_mutex> guard(g_mutex);<br>
        }<br>
      };<br>
      <br>
      void aMaker() {<br>
        static SlowA A2;<br>
      };<br>
      <br>
      int main() {<br>
        using namespace std::chrono_literals;<br>
        std::thread first([]{<br>
          std::lock_guard<std::recursive_mutex> guard(g_mutex);<br>
          std::this_thread::sleep_for(2s);<br>
          aMaker();<br>
        });<br>
        std::this_thread::sleep_for(1s);<br>
        std::thread second([]{ aMaker(); });<br>
      <br>
        first.join();<br>
        second.join();<br>
      }<br>
    </tt><br>
    <br>
    I'm not sure what should be done.  Removing the lock protections
    would be terrible.  Banning the use of locks in functions that
    construct statics would be terrible.  Banning the use of locks in
    functions called from static construction would be terrible.  It
    would be embarrassing to change the footnote in the standard to say
    that the language is permitted (even required) to introduce
    deadlocks.<br>
    <pre class="moz-signature" cols="72">-- 
Employee of Qualcomm Innovation Center, Inc.
Qualcomm Innovation Center, Inc. is a member of Code Aurora Forum, a Linux Foundation Collaborative Project
</pre>
  </body>
</html>