我可以在 std::shared_mutex 上使用 std::shared_lock 更改数据吗？

Question

我有多个缓冲区与多个读取器/写入器线程共享，并且不同的写入器以不同的方式更改数据。

例如，Writer1 只是追加新数据，而 Writer2 扩展缓冲区大小（重新分配内存和移动数据）。

如果我用一个互斥锁来同步所有对数据的访问，性能可能不会更好，因为大多数读取器只需要读取一个缓冲区，而大多数写入器只需将一小段数据写入单个缓冲区缓冲区。

如果我为每个缓冲区准备一个互斥体，线程之间的锁定/解锁关系会更加复杂。

现在我想确认一件事：

如果写入者仅使用互斥锁上的 shared_lock 更改数据，其他人是否会看到具有相同互斥锁上的 unique_lock/shared_lock 的脏数据？

我编写了一个实验程序如下，看起来没有错误，但我还是不敢在产品中使用。

atomic_bool    g_abShouldRun = true;
sem_t          g_semDoIt1;
sem_t          g_semDone1;
sem_t          g_semDoIt2;
sem_t          g_semDone2;
shared_mutex   g_mutex;
int g_iX = 3, g_iY = 9, g_iR1 = 1, g_iR2 = 3;

void writer() {
   std::srand( 8 );

   while( g_abShouldRun ) {
      sem_wait( &g_semDoIt1 );
      while( rand() % 8 != 0 )
         ;

      {
         shared_lock<shared_mutex> lk( g_mutex );
         g_iX *= 2;
         g_iY *= 2;
      }
      sem_post( &g_semDone1 );
   };
};

void reader() {
   std::srand( 8 );

   while( g_abShouldRun ) {
      sem_wait( &g_semDoIt2 );
      while( rand() % 8 != 0 )
         ;

      {
         unique_lock<shared_mutex> lk( g_mutex );
         g_iR1 = g_iX;
         g_iR2 = g_iY;
      }
      sem_post( &g_semDone2 );
   };
};

int main( int argc, char** argv ) {
   int iLasting = 10, iError = 0;
   if( argc > 1 )
      iLasting = atoi( argv[1] );
   steady_clock::time_point tpEnd = steady_clock::now() + seconds( iLasting );

   if( sem_init( &g_semDoIt1, 0, 0 ) || sem_init( &g_semDone2, 0, 0 ) ||
         sem_init( &g_semDoIt2, 0, 0 ) || sem_init( &g_semDone2, 0, 0 ) ) {
      cerr << "Failed to create semaphors." << endl;
      return EXIT_FAILURE;
   }

   thread thd1( writer );
   thread thd2( reader );

   while( steady_clock::now() < tpEnd ) {
      sem_post( &g_semDoIt1 );
      sem_post( &g_semDoIt2 );
      sem_wait( &g_semDone1 );
      sem_wait( &g_semDone2 );
      if( g_iR1 * 3 != g_iR2 )
         ++iError;
   }
   g_abShouldRun = false;
   sem_post( &g_semDoIt1 );
   sem_post( &g_semDoIt2 );
   thd1.join();
   thd2.join();
   sem_destroy( &g_semDoIt1 );
   sem_destroy( &g_semDoIt2 );
   sem_destroy( &g_semDone1 );
   sem_destroy( &g_semDone2 );
   cout << "Error:" << iError << endl;
   return EXIT_SUCCESS;
};

Answer 1

快速浏览一下会跳出以下问题：

1. 在写的时候把代码改成unique_lock；
2. 在阅读时将代码改为shared_lock；
3. 读取时不要修改其他通用全局变量——这实际上是在写入，只是在不同的地方；
4. 有多少 { shared_mutexs, function using unique_lock, function using shared_lock } 元组你将使用多个线程和多个缓冲区，你需要自己弄清楚——但它会介于 1 和缓冲区数之间。