谈论shared_ptr的线程安全性

最新推荐文章于 2025-06-21 21:45:30 发布

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本文探讨了在多线程环境中使用shared_ptr的安全性问题，包括读写操作的线程安全性和如何避免死锁。通过具体示例展示了正确的读写实现方式，以及常见的错误写法可能导致的问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一个shared_ptr对象可以同时被多个线程同时读取
两个shared_ptr对象实体可以被两个线程同时写入，“析构”算写操作
如果要从多个线程读写同一个shared_ptr对象，那么需要加锁
从这个角度来看，shared_ptr 的线程安全级别和标准库容器差不多，所以在多线程中同时访问一个shared_ptr，象，正确做法是用mutex保护，并且尽量保证临界区范围小

shared_ptr是引用计数智能指针，如果当前只有一个观察者，那么引用计数的值就是1
对于write端，如果发现它的引用计数为1，那么可以安全的修改共享对象，不必担心有人读取它
对于read端，在读之前把引用计数加1，读完之后减1，这样保证在读的期间引用计数大于1，可以阻止读时写操作
那么，问题就在对于write端，如果发现引用计数大于1，该如何处理写，明确知道此时在读数据。sleep等待？
举一个简单的例子

typedef std::vector<Foo> FooList;
typedef std::shared_ptr<FooList> FooListPtr;
MutexLock mutex;
FooListPtr g_foos;

//读端
void traverse()
{
    FooListPtr foos;
    {
        MutexLockGuard lock(mutex);
        foos = g_foos;
        assert(!g_foos.unique());
    }
    for (auto iter = foos->begin(); iter != foos.end(); ++iter)
        iter->doit();
}

//写端
void post(const Foo& f)
{
    MutexLockGuard lock(mutex);
    if (!g_foos.unique())//如果正在写，说明有两个引用计数
    {
        g_foos.reset(new FooList(*g_foos));
    } 
    assert(g_foos.unique());
    g_foos->push_back(f);
}

上面例子，在写端，当有两个引用计数时，我们不能修改，而是复制一份，在副本上修改，这样子避免死锁
考虑下面几种错误的write端写法

void post(const Foo& f)
{
    MutexLockGuard lock(mutex);
    g_foos->push_back(f);//很明显，在读端的iter->doit()阶段，如果push_back，那么迭代器会失效
}

void post(const Foo& f)
{
    FooListPtr newFoos(new FooList(*g_foos));
    newFoos->push_back(f);
    MutexLockGuard lock(mutex);
    g_foos = newFoos;//两个线程在write期间，g_foos可能只添加了一个f
}

void post(const Foo& f)
{
    FooListPtr oldFoos;
    {
        MutexLockGuard lock(mutex);
        oldFoos = g_foos;
    }
    FooListPtr newFoos(new FooList(*oldFoos));
    newFoos->push_back(f);
    MutexLockGuard lock(mutex);
    g_foos = newFoos;//两个线程在write期间，g_foos可能只添加了一个f
}