线程安全和`const`答案

【问题标题】：Thread safety and `const`线程安全和`const`
【发布时间】：2008-12-12 09:01:49
【问题描述】：

const（指针、引用和成员函数）如何帮助 C++ 中的线程安全？

【问题讨论】：

它没有。仅仅因为对变量的引用是 const，并不意味着没有对该变量的非 const 引用。
@ChrisBecke 诚然，这个stackoverflow.com/questions/14127379/… 是一个更好的问题，后见之明。我认为那里的答案表明，油嘴滑舌的“它没有”是不够的。

标签： c++ multithreading

【解决方案1】：

任何不可变（即不可更改）的数据本质上都是线程安全的 - 多个线程同时读取相同的只读数据没有风险，因为它永远不会改变！

在 C++ 中将变量标记为 const 使其只读，因此是线程安全的。

【讨论】：

假设你没有在任何地方使用 mutable ;-)
初始化通常是。为什么要共享尚未完全初始化的对象？
还假设所有成员函数都是可重入的（即没有静态对象或其他共享数据）
我有一些带有错误的并行代码，我发现我正在对成员变量进行看似“无害”的写入，这导致了不严重的内存泄漏。将由多个线程运行的标记方法const 是一个很好的规则！
-1，误导...忽略了确保 seq mem 一致性问题。

【解决方案2】：

多线程的主要问题是可变性。 const 限制了这一点，但是由于您可以抛弃 const-ness，因此它并非万无一失。

【讨论】：

没错，但你需要做额外的工作才能在脚上开枪。
我同意，作为一名 C# 程序员，这些天我当然想念 const &
没有代码是万无一失的，但你必须防止墨菲，而不是马基雅维利。
你甚至不需要扔掉它。 const 暗示的唯一一件事是不允许您更改这一点，而不是其他任何人都可以。可以有许多预先存在的对变量的非 const 引用。

【解决方案3】：

const 成员函数不应该改变状态，这样可以安全地同时从多个线程调用。然而线程安全不是 const 的目的，C++ 提供了 mutable 关键字和 const_cast 意味着 const 实际上并不能保证线程安全，因此不应依赖于此目的。

【讨论】：

【解决方案4】：

常量函数不是线程安全的。通常，您可以同时从不同的线程调用 const 对象方法，但是如果您从不同的线程调用非 const 和 const 方法，则会出现竞争条件。检查这个：

class Foo
{
    size_t size_;
public:
    ...
    size_t get_size() const
    {
        return size_
    }
};

class Bar
{
    boost::shared_ptr<Foo> foo_;
public:
    //accessor
    size_t get_size() const
    {
        size_t size = 0;
        if (foo_)
            size = foo_->size();
        return size;
    }
    //modifiers
    void init()
    {
        foo_ = new Foo;
    }

    void clear()
    {
        foo_ = boost::shared_ptr<Foo>();
    }
};

如果有人调用init方法，然后同时调用clear和get_size方法，会导致访问冲突。您必须使用读写锁定习语。可以同时调用多个访问器，同时只能调用一个修饰符。示例：

class Bar
{
    boost::shared_ptr<Foo> foo_;
    mutable tbb::spin_rw_mutex lock_;
public:
    //accessor
    size_t get_size() const
    {
        size_t size = 0;
        //lock modifiers
        rw_mutex_type::scoped_lock lock(mutex, false);
        if (foo_)
            size = foo_->size();
        return size;
    }
    //modifiers
    void init()
    {
        //lock accessor and modifiers
        rw_mutex_type::scoped_lock lock(mutex, true);
        foo_ = new Foo;
    }

    void clear()
    {
        //lock accessor and modifiers
        rw_mutex_type::scoped_lock lock(mutex, true);
        foo_ = boost::shared_ptr<Foo>();
    }
};

tbb::spin_rw_lock 是来自threading builing blocks library 的互斥锁类

【讨论】：

确实：只有常量帮助构建线程安全的应用程序

【解决方案5】：

C++ const 允许非常量别名，例如：

Foo myVar;
const Foo* ptr1;
Foo* ptr2;

鉴于此，const 不保证数据的不变性，即使您不进行任何强制转换或任何绕过它的操作。如果您通过 ptr1 访问 myVar，则无法通过 ptr1 更改它（假设我的语法正确；这就是意图。）但是，它仍然可以通过 ptr2 更改。你真正想要的是一个单独的不可变结构。这在 C++ 中不存在。

【讨论】：

【解决方案6】：

常量和线程安全是正交的概念。

以 const 函数为例：一个类可能同时具有 const 和 non-const 函数，一个线程可能正在调用一个修改对象的 non-const 函数，同时另一个线程在其 const 函数中。在这种情况下，标记函数 const 不会提供任何安全性。线程安全只能通过锁定或其他同步原语来实现。

【讨论】：