我可以安全地将常量值从 C++ 中的多个线程写入变量吗？

Question

特别是，我想设置一个函数指针的值。为简单起见，我想从多个线程中多次执行此操作，但始终以这样的简单方式：

typedef void (*F)();
F f = 0;

void foo()
{
}

// called many times from multiple threads
void set()
{
    f = &foo;
}

int main()
{
    set();  // also other threads can invoke it at any time
    f();
    return 0;
}

因此，函数指针最初为 NULL，然后在第一次执行代码时变为 &foo。我想知道是否由于任何非原子写入操作，函数指针可能会被破坏。

保证设置后第一次读取。

编辑：我澄清一下：

1. 我使用函数指针的主要原因是为了消除模块之间的一些依赖关系。这是一个大型实际项目的一小部分。我真的不能直接调用'foo'。
2. 我知道如何编程，我不需要关于互斥锁之类的基本信息。我的问题是没有互斥锁是否安全。
3. 在代码中保证没有其他线程将指针设置为 &foo 以外的任何东西。

Answer 1

您是否考虑过使用std::mutex 和std::lock_guard 来强制线程安全？

例如

{
    std::lock_guard<std::mutex> lg(my_mutex);
    f = &foo;
    // then use f to perform your operation
}

在右大括号之后，lock_guard 超出范围并解锁您的mutex。这意味着任何设置 f 的人都可以安全地使用该函数指针，因为知道另一个线程在设置它和尝试使用它之间没有更改函数指针。

Answer 2

标准说您的代码调用了未定义的行为。但是在您的特定情况下，即使用您的特定编译器和体系结构，您的代码实际上可能没有问题。所以，从理论上讲，你的代码是不行的。从实际的角度来看，答案取决于您的具体情况，绝不是普遍的。就个人而言，我建议将F f = 0; 替换为std::atomic<F> f(0);，以保证代码在所有情况下都正常。

只是为了说明您的代码中断的情况：实现可能会选择在每次写入操作之前清除目标。这样的实现是合法的并且符合标准，虽然不一定获奖:)

Answer 3

我认为这更像是一个线程同步问题，而不是与 c++ 相关的问题。 您的问题的答案是，是的，您可以在 c++ 中安全地将值写入变量/指针（不确定常量是什么意思；在我看来，您只是想分配一个函数指针)，您只需使用互斥，这样线程就不会在您不希望它们覆盖时覆盖该值

根据您最终想要实现的目标，您可能需要多个互斥体（即，如果您想确保线程分配函数指针的特定顺序），但这绝对是安全的方法。