锁定互斥体只返回一个值是否明智？答案

【问题标题】：Is it wise to lock a mutex to just return a value?锁定互斥体只返回一个值是否明智？
【发布时间】：2014-08-17 18:31:52
【问题描述】：

class Foo {
public:
    // ...
    const int &getBar() const noexcept;

    void doSomethingWithBar(); // (2)

private:
    std::mutex barMutex;
    int bar = 7;
};

const int &Foo::getBar() const noexcept {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(this->barMutex); // (1)
    return this->bar;
}

void Foo::doSomethingWithBar() {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(this->barMutex); // necessary here
    this->bar++;
}

在线程安全方面，考虑到另一个线程可能会干扰并调用2行中的函数，从而改变bar的值，是否需要行1？

请注意，int 在这里可能是任何类型。

【问题讨论】：

您担心的是错误的事情。第 (1) 行既没有帮助也没有伤害，因为下一行从不读取 bar 的值。竞争条件将发生在调用代码中，它可能会通过您返回的引用读取值，没有保护。
@Igor 错了，第 1 行为我们提供了重要的可见性保证！
@Voo：它保证什么变化的可见性？
此外，返回const int & 几乎总是毫无意义的。
如果类是完全线程安全的，那么barMutex的目的是什么？为什么要给已经在内部执行必要同步的类添加一层外部同步？

标签： c++ multithreading thread-safety mutex

【解决方案1】：

当您返回一个引用时，在这种情况下锁定对您来说完全没用。当您使用返回的引用时，您可能需要一个锁。

但是，如果您要返回一个值，它会产生更大的影响，请查看 this 以获取撕裂读取的示例。

【讨论】：

只在写入时锁定互斥体，而不是在读取时锁定，将导致竞争条件，因为它允许在发生写入的同时读取。所以不，这并不能解决任何问题。
@IgorTandetnik 感谢您指出这一点，我把它与 std::atomic 混淆了。将编辑答案。

【解决方案2】：

第 1 行没有达到您期望的效果：显然，您尝试锁定对象并使其保持锁定状态，同时调用者处理返回的引用。

但是你创建的 lock_gard 是 getBar() 的一个本地对象，一返回就得到destroyed，从而解锁你刚刚获得的锁。

几种选择，例如：

您可以更改您的函数以返回 bar 的值，但考虑到该值是一个快照，当您使用它时可能会过时。
您还可以更改函数以一次性获取和处理 bar（例如，通过提供函数作为参数）。
您还可以将锁作为类成员进行管理，并提供函数 releaseBar() 以在不再需要互斥锁时立即解锁。然而，这是一种更危险的方法，因为调用者可能会忘记释放锁。

【讨论】：