MingW-w64中counting_semaphore引发死锁问题的技术问询

问题现象 #

我编写的多线程程序，在Linux（g12.2.0、clang15.0.2-1）和Windows Visual Studio 2022 17.4.2环境下能稳定运行，但使用MingW-w64编译后频繁触发死锁——无论是否开启优化选项，通常循环不到10000次就会阻塞。

进一步调试发现，一段使用std::counting_semaphore的极简复现代码也存在相同问题。如果将acquire()替换为try_acquire_for(chrono::milliseconds(1000))，MingW-w64环境下程序就能永久运行无停顿。

复现代码 #

#include <iostream>
#include <thread>
#include <semaphore>
using namespace std;

std::counting_semaphore<3> cs1(0), cs2(0);

int main(int argc, char const *argv[])
{
    thread th(
        []()
        {
            for (int j = 0;; j--)
            {
                cs1.release();
                printf("%d\n", j);
                cs2.acquire();
            }
        });

    for (int i = 0;; i++)
    {
        cs2.release();
        printf("%d\n", i);
        cs1.acquire();
    }

    th.join();

    return 0;
}

死锁时的输出片段 #

...
-804
805
806
-805
-806
-807
-808
807
808
809
810
-809
-810
-811
811
812
(blocked)

从输出可见，主线程执行print(i=812)前的cs2.release()操作，并未唤醒子线程中print(j=-811)后等待cs2.acquire()的逻辑。

MingW-w64环境信息 #

MingW-w64-g和MingW-w64-clang均存在此问题，使用的是winlibs个人构建版本，线程与异常模型为POSIX-seh：

winlibs personal build version gcc-12.2.0-llvm-14.0.6-mingw-w64ucrt-10.0.0-r2

This is the winlibs 64-bit standalone build of:
- GCC 12.2.0
- GDB 12.1
- LLVM/Clang/LLD/LLDB 14.0.6
- MinGW-w64 10.0.0 (linked with ucrt)
- GNU Binutils 2.39
- GNU Make 4.3
- PExports 0.47
- dos2unix 7.4.3
- Yasm 1.3.0
- NASM 2.15.05
- JWasm 2.12pre
- ninja 1.11.0
- doxygen 1.9.5

This build was compiled with GCC 12.2.0 and packaged on 2022-08-28.

推测方向 #

目前无法确定问题根源：

• 代码逻辑在Linux和VS的标准库实现下能稳定运行，暂未发现明显线程不安全因素；
• 替换为带超时的try_acquire_for后，MingW-w64环境下程序恢复正常，推测原始acquire的唤醒逻辑可能存在实现缺陷。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者xxhxx