std::map::end 是线程安全的，并且保证它对于同一个容器总是相同的吗？

Question

我使用std::map 并获得一个我可以使用的元素：http://www.cplusplus.com/reference/map/map/

• iterator find (const key_type& k);
• mapped_type& at (const key_type& k);
• mapped_type& operator[] (const key_type& k);

也：lower_bound() 或 equal_range() - 在这种情况下与 find() 相同。

我无法使用：

• at() - 因为它抛出了一个异常，我测量了 10 倍的性能下降
• operator[] - 因为它插入一个不存在的元素，这种行为是不可接受的

find() - 这就是我想要的。但是我在多线程程序中使用std::map并通过锁std::mutex保护它。

还有从其他线程对std::map 的插入和删除。

我应该保护std::map::end 还是保证它对于一个分配的容器始终相同？

我可以使用像static auto const map_it_end = map1.end(); 这样不受std::mutex 保护的东西吗？

http://ideone.com/tATn0H

#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <map>

std::map<std::string, std::string> map1 ( {{"apple","red"},{"lemon","yellow"}} );
static auto const map_it_end = map1.end();
std::mutex mtx1;

void func() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock1(mtx1);

    auto it1 = map1.find("apple");
    if(it1 != map_it_end)   // instead of: if(it1 != map1.end())
        std::cout << it1->second << ", ";
}

int main ()
{
    std::thread t1(func);
    std::thread t2(func);
    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

http://www.cplusplus.com/reference/map/map/end/

数据竞争 容器被访问（既不是 const 也不是 非常量版本修改容器）。没有包含的元素 通过调用访问，但返回的迭代器可用于访问 或修改元素。同时访问或修改不同的 元素是安全的。

Answer 1

我应该保护std::map::end 还是保证它对于一个分配的容器始终相同？

从技术上讲，任何对成员函数的调用都必须由互斥锁保护，如果它可能与任何非常量成员函数同时发生的话。因此，如果任何线程可以插入或擦除元素，那么在不锁定互斥锁的情况下调用 end() 是不安全的。

我可以使用像static auto const map_it_end = map1.end(); 这样不受std::mutex 保护的东西吗？

在某些情况下，您可以缓存过去的迭代器，因为 std::map 的过去的迭代器不会因插入和擦除而失效，只有通过交换或移动地图才可能失效。

但你为什么要这样做？缓慢的操作是find() 而不是end()，所以如果您在仍然持有互斥锁的同时调用end()，那么它肯定可以工作。

如果其他线程可能正在擦除元素，那么您需要在取消引用 find() 返回的迭代器时保持互斥锁，以确保它不会被另一个线程擦除它所引用的元素而无效。同样，当您已经锁定互斥锁时，拨打end() 不会有问题。

Answer 2

我在23.2 Container requirements 中没有发现任何东西表明end() 总是返回相同的值，也不是线程安全的。 end() 定义如下。

begin() 返回一个迭代器，指向第一个元素 容器。 end() 返回一个迭代器，它是过去的值 为容器。如果容器是空的，那么 begin() == end();

该规范似乎涵盖了所有容器的end()。我在23.4.4 Class template map 中找不到任何可以取代这个一般容器要求的东西。实际上，“Past-the-end value”的措辞是这样的，因此可以合理地解释为 end() 的值可能会根据容器中最后一个元素的内容/位置而改变。

这将是std::vector 的典型情况。一个典型的std::vector 的end() 值会根据向量中元素的数量而变化，原因很明显。没有任何规定必须这样做，但通常情况就是这样。回到std::map，人们可能会期望给定地图的end() 总是相同的值，但也没有任何说明它必须如此。

我想说对std::map 的所有访问都必须受到互斥锁的保护。一旦一个互斥体被释放，关于映射的任何内容都不再有效。不能假设 end() 在互斥锁被释放后仍然是一个有效的迭代器。