在 `std::tuple` 上使用 `std::get<I>` 是否保证对于不同的 `I` 值是线程安全的？

Question

假设我有

std::tuple<T0, T1, T2> my_tuple{x0, x1, x2};

其中T0、T1 和T2 是值类型（即不可能有别名）。

访问my_tuple的元素并使用std::get从多个线程同时改变它们是否安全，只要每个线程访问不同的元素？

例子：

template <typename T>
void process(T& x) { /* mutate `x` */ }

// ...

std::thread{[&]{ process(std::get<0>(my_tuple)); }}.detach();
std::thread{[&]{ process(std::get<1>(my_tuple)); }}.detach();
std::thread{[&]{ process(std::get<2>(my_tuple)); }}.detach();

本能地我会说它是安全的，因为my_tuple 可以被认为是struct { T0 x0; T1 x1; T2 x2; };...但它是由标准保证的吗？

Answer 1

由于std::get 在规范中没有关于其数据竞争属性的明确声明，我们回退到 [res.on.data.races] 中定义的默认行为。具体来说，第 2 和第 3 段讲述了这个故事：

C++ 标准库函数不得直接或间接访问可由当前线程以外的线程访问的对象 (1.10)，除非这些对象是通过函数的参数直接或间接访问的， 包括this。

AC ++ 标准库函数不得直接或间接修改当前线程以外的线程可访问的对象 (1.10)，除非通过函数的非const 参数直接或间接访问对象，包括this。

这些仅针对与函数参数提供的对象不同的用途提供数据竞争保护。模板参数在技术上不是函数的参数，所以它不合格。

您的案例涉及多个线程将同一对象传递给不同的get 调用。由于您传递的是非const 参数，因此将假定get 正在修改其tuple 参数。因此，在同一个对象上调用get 算作从多个线程修改对象。因此，调用它可以合法地在 tuple 上引发数据竞争。

尽管从技术上讲，它只是从tuple 中提取一个子对象，因此不应干扰对象本身或其其他子对象。标准不知道这一点。

然而，如果参数是const，则get 不会被视为与其他const 对get 的调用引发数据竞争。这些只是从多个线程查看同一个对象，这在标准库中是允许的。这将引发与get 的非const 使用或tuple 对象的其他非const 使用的数据竞争。但不适用于 const 使用它。

因此您可以“访问”它们，但不能“修改”它们。

Answer 2

简短的回答是它取决于类型以及process 的作用而不是get。 get 本身仅检索对象的地址并将其作为引用返回。检索地址主要只是读取整数的内容。它不会引发竞争条件。粗略地说，你问题中的代码 sn-p 是线程安全的当且仅当以下是线程安全的，

T1 t1;
T2 t2;
T3 t3;

std::thread{[&]{process(t1);}}.detach();
std::thread{[&]{process(t2);}}.detach();
std::thread{[&]{process(t3);}}.detach();