std::function 对象本身是线程安全的吗？如果不是，我可以通过什么方法使其线程安全？答案

【问题标题】：Is the std::function object itself thread safe? If no, what ways can I make it thread safe?std::function 对象本身是线程安全的吗？如果不是，我可以通过什么方法使其线程安全？
【发布时间】：2021-07-15 13:32:25
【问题描述】：

我有一个许多线程可以访问的std::function 对象。线程可以改变它指向的函数（通过它的拷贝构造函数）并且可以调用它指向的函数。

所以，我的问题是，std::function 对象本身线程在哪些方面是安全的？我不是在谈论它指向/调用的函数，我是在谈论 std::function 对象本身。

令人惊讶的是，互联网上只有少数几个网站谈论这个，而且所有（我遇到的）都谈论它指向的功能，不是对象本身。

这些是我读过的主要网站：

Does std::function lock a mutex when calling an internal mutable lambda?

http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/n4348.html

如果你阅读它们，你会发现没有一个在谈论 std::function 对象本身的安全性。

根据this 页面上的第二个答案，STL 库在这些情况下是线程安全的：

同时读取同一个对象是可以的
不同对象的同时读/写是可以的

基于此，当我设置 std::function 对象指向的函数时，对于这个用例，std::function 对象不是线程安全的。但我问以防万一，因为根据this问题的回答，它有某种内部互斥体。

那么，我怎样才能使它线程安全？一种选择是使用互斥锁，但由于以下示例，这将无法完全发挥作用：

假设我有一个std::function 对象func 和std::mutex m 来保护函数。我锁定 m 并调用该函数（以保护其他线程在调用它指向的函数时不设置 func ）并在函数退出时解锁 m 。可以说这个函数调用需要很长时间。这样，当一个线程想要设置 func 时，它会尝试锁定互斥体，但会一直阻塞，直到后一个函数调用退出。在这种情况下我该怎么办？

我想过使用一个指向 std::function 对象的指针。这样，我将使用互斥锁来保护这个指针，当我进行函数调用时，我锁定互斥锁只是为了从指针中检索函数对象。

【问题讨论】：

“线程可以改变它指向的函数”——那么它就需要被保护，就像其他不是本能原子的东西一样。调用它指向的函数与被调用的代码一样是线程安全的；不多也不少。即使你在第一种情况下复制，你仍然需要保护，只要有一个潜在的作家在混合的某个地方。
除非某些内容被明确记录为线程安全，否则您必须假设没有线程安全

标签： c++ multithreading stl std

【解决方案1】：

函数对象与所有其他对象一样。只是数据，std::function 中没有内置互斥锁。

如果您想使用互斥锁保护函数，您自己需要创建一个互斥锁并在与函数交互时使用（将其指向其他对象或调用它）。

#include <functional>
#include <mutex>
#include <iostream>

int main() {
    std::mutex functionMutex;


    std::function<void()> f = [&functionMutex] {
        std::cout << "hello\n" << std::endl;
    };

    { // Imagine a new thread
        // Procect when calling
        auto s = std::scoped_lock{functionMutex};
        f();
    }

    { // You could wrap it in another function
       auto call = [&f, &functionMutex] {
         auto s = std::scoped_lock{functionMutex};
         f();
       };

       // Using this pointer would be safe
       call();
    }
    
    { // Imagine another thread
        auto s = std::scoped_lock{functionMutex};
        f = [] {}; // Changing the function "pointer"
    }
}

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以通过分配或交换来更改std::function。很明显，您需要保护对它的访问，就像对您分配给的任何其他非原子对象一样。您通常不会通过复制构造函数更改对象，因为复制构造函数会创建一个新对象。

为了保护对std::function 对象的访问，您不需要指针。

std::function<void()> fun, funCopy, otherFun;
std::mutex mutex;

// thread 1
{ 
   auto s = std::scoped_lock{mutex};
   funCopy = fun;
}
funCopy();

// thread 2
{ 
   auto s = std::scoped_lock{mutex};
   fun = otherFun;
}

【讨论】：