使用 std::shared_ptr/weak_ptr 的简化观察者模式

Question

这是一个简化的观察者模式：

1. 创建者在启动时创建配置文件，并在完成时“销毁”它。
2. 零，一个或多个观察者随时尝试“查看”配置文件。

要实现它，诀窍是观察者应该 refcnt 配置文件，因此最后一个观察者（或创建者）可以安全地销毁它。

不用shared_ptr/weak_ptr我也能做到，但我想知道使用它们是否可以避免重新发明轮子。

这是我的代码：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <thread>
#include <cassert>

volatile bool playing = true;

class Profile {
public:
    int a_;
    Profile(int v) {a_ = v;}
};

std::shared_ptr<Profile> g_profile{ nullptr };

void observer() {
    do {
        // observe profile if I can
        std::weak_ptr<Profile> weak = g_profile;
        if (auto prof = weak.lock()) {
            auto a = prof->a_;
            // if prof is stable, I shall see the same a_
            assert(a == prof->a_);
        }
        else {
            std::cout << ".";
        }
    } while (playing);
}

void creator() {
    do {
        // create profile when I start
        g_profile.reset(new Profile(std::rand()));
        std::weak_ptr<Profile> weak = g_profile;
        assert(weak.lock() != nullptr);
        
        // doing some work ...

        // destroy profile when I am done
        g_profile.reset();
    } while (playing);
}

void timer() {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(10));
    playing = false;
}

int main() {
    std::thread cr{ creator };
    std::thread ob{ observer };
    std::thread tm{ timer };
    cr.join();ob.join();tm.join();

    // no memory leak
}

但程序崩溃要么在 std::weak_ptr<Profile> weak = g_profile 或 assert(a == prof->a_)。所以这是我的问题：

1. 您是否有使用 shared_ptr/weak_ptr 实现观察者模式（或变体）的指针？
2. 上面的代码有什么问题？你能做对吗？

Answer 1

当一个线程从共享指针g_profile（观察者）读取而另一个线程向它写入时（当创建者调用std::shared_ptr::reset）时，您拥有undefined bahavior

如果您想在两个线程中使用shared_ptr，您必须使用锁或atomic_shared_ptr。

另外，volatile 不保证任何同步，就像它在 java 中所做的那样。见this answer。