一个线程安全的向量和字符串容器？答案

【问题标题】：A thread-safe vector and string container?一个线程安全的向量和字符串容器？
【发布时间】：2010-08-25 16:48:13
【问题描述】：

我发布了一个先前的问题"Seg Fault when using std::string on an embedded Linux platform"，在那里我得到了一些非常有用的建议。从那以后，我一直在从事其他项目，最近又开始研究这个问题。

重申一下，我仅限于使用 arm-linux 交叉编译器（版本 2.95.2），因为这是嵌入式平台供应商提供和支持的。我知道这个问题很可能是因为 stdlib 很旧，而且不是特别线程安全的。

问题是，每当我在多个线程中使用 STL 容器时，都会出现分段错误。除非我在容器声明周围使用 pthread_mutex_lock 和范围运算符（如其他帖子中所述），否则下面的代码将始终出现段错误。

在我的应用程序中使用这种方法是不可行的，因为我将容器传递给不同的方法和类。理想情况下，我想解决这个问题，或者找到一个合适的替代方案。我已经尝试过 STLPort 和 SGI 的标准模板库，结果相同。我只能假设因为它们是由非常旧的 gcc 链接的，所以它们无法解决问题。

有没有人有任何可能的建议或解决方案？或者您可以建议一个向量（和字符串）的实现，我可以将其放入我的代码中？

提前感谢您的任何指导。

#include <stdio.h>
  #include <vector>
  #include <list>
  #include <string>

  using namespace std;
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    class TestSeg
    {
     static pthread_mutex_t     _logLock;
     public:
      TestSeg()
      {
      }

      ~TestSeg()
      {
      }

      static void* TestThread( void *arg )
      {
       int i = 0;
       while ( i++ < 10000 )
       {
        printf( "%d\n", i );
        WriteBad( "Function" );
       }
       pthread_exit( NULL );
      }

      static void WriteBad( const char* sFunction )
      {
       //pthread_mutex_lock( &_logLock );
       //{

       printf( "%s\n", sFunction );
       string sKiller;     //       <----------------------------------Bad
       //list<char> killer;    //       <----------------------------------Bad
       //vector<char> killer;    //       <----------------------------------Bad

       //}
       //pthread_mutex_unlock( &_logLock );

       return;
      }

      void RunTest()
      {
       int threads = 100;
       pthread_t     _rx_thread[threads];
       for ( int i = 0 ; i < threads ; i++ )
       {
        pthread_create( &_rx_thread[i], NULL, TestThread, NULL );
       }

       for ( int i = 0 ; i < threads ; i++ )
       {
        pthread_join( _rx_thread[i], NULL );
       }
      }

    };

    pthread_mutex_t       TestSeg::_logLock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

    int main( int argc, char *argv[] )
    {
     TestSeg seg;
     seg.RunTest();
     pthread_exit( NULL );
    }

【问题讨论】：

Threadsafe Vector class for C++的可能重复
我很困惑——上面容器的使用完全基于堆栈（局部变量），因此容器本身永远不会跨线程访问。但是，您仍然会崩溃吗？这意味着仅仅在堆栈上创建 STL 容器就需要同步？我从来没有听说过这样的事情......
迈克，这正是我的想法，以及为什么这让我如此头疼。我只能假设在实现中使用了一些静态变量来进行一些优化，而这些正是使其不安全的原因。

标签： c++ linux stl arm segmentation-fault

【解决方案1】：

问题不在于容器，而在于您的代码。

完全没有必要让容器本身成为线程安全的，因为您首先需要的是类似事务的语义。

为了演示，假设您有一个vector 的线程安全实现，例如。

线程 1：if (!vec.empty())
线程 2：vec.clear();
线程 1：foo = vec.front();

这会导致未定义的行为。

问题在于，在容器线程安全上进行每个操作几乎毫无意义，因为您仍然需要能够连续锁定容器本身以执行多个操作。因此，您会锁定您的各种操作，然后再次锁定每个操作？

正如我所说：完全没有必要。

【讨论】：

Matthieu，我完全理解您所说的，并且理解在线程之间共享容器实例时会有未定义的行为。但是我遇到的问题是本地堆栈实例正在互相踩踏。为什么我需要锁定一个局部变量？
这可能是因为您的内存分配方案不是线程安全的。默认情况下，您的编译器可能使用非线程安全的malloc/new，并且如果您通过正确的选项，它将进入线程安全版本......但现在这是一个牵强的猜测。至于static变量：STL代码可读性很强，你应该可以浏览实现（例如vector）。

【解决方案2】：

another thread 可能会回答您的部分问题。 C++的设计，包括标准库，受到很多因素的影响。效率是一个重复的主题。线程安全机制通常与效率目标不一致。图书馆的年代并不是真正的问题。

根据您的情况，您可以将 STL 向量包装在您自己的向量类中（您可以考虑使用Decorator），该类包含锁定机制并提供围绕访问的锁定/解锁逻辑。

【讨论】：