std::map 线程安全和迭代器失效答案

【问题标题】：std::map thread-safety and iterator invalidationstd::map 线程安全和迭代器失效
【发布时间】：2018-04-07 08:00:13
【问题描述】：

我正在尝试确定以下示例代码是否是线程安全的：

std::map<K, V> myMap;

void foo() {
   myMap[k]; // Construct a new key-value pair with key `k`.
}

void bar() {
   auto it = myMap.find(x);
   if (it != myMap.end()) {
      std::lock_gaurd<std::mutex> lg(...);
      // do something with *it
   }
}

没有发生删除（至少在程序终止之前），唯一的操作是在foo 中添加元素并在bar 中迭代它们。函数foo 将在一个线程中调用，bar 将在多个线程中同时调用。

现在，我了解到 STL 容器不是线程安全的，我正在使用 myMap::operator[] 同时执行非常量操作。我感到困惑的是，因为 STL find 不会更改底层映射，并且因为 myMap::operator[] 不会使迭代器或引用无效，所以这仍然被认为是不安全的吗？我的想法有点冲突：我应该担心因为operator[] 是非常量，因此我正在对数据结构进行并发更改，还是我可以认为这是安全的，因为它不会使我的迭代器失效?

【问题讨论】：

不变量在调用非常量函数之前和之后都有效，但不保证在运行期间都有效。

标签： c++ multithreading stl

【解决方案1】：

你的怀疑是对的。不能同时从不同线程调用myMap[k] 和myMap.find(x)。

使用容器，您可以一次安全地执行以下操作之一：

同时从任意个线程调用 const 成员函数，或者
仅从一个线程调用非常量成员函数。

由于operator[] 不是const，您必须使用互斥锁来保护它，否则请确保您不会同时调用任何其他成员函数。

【讨论】：

一个补充：仅在foo() 中添加lock_guard 是不够的，因为bar() 锁定为时已晚，如果foo() 并发执行。例如：foo() 可以持有锁，bar() 可能仍然执行.find()，然后foo() 会在映射中插入一些东西——使it 的it 无效-> 可能会崩溃
"使 bar 的 it 无效"。这可能是我困惑的根源。根据en.cppreference.com/w/cpp/container/map/operator_at，“没有迭代器或引用无效。”那么不应该是无效的吗？
@AnthonyCalandra：正确，it 不会失效。但是您必须将myMap.find(x); 包裹在锁中，将myMap.end() 包裹在锁中（也许它是安全的，但标准并没有这么说！）您还不如在那时锁定整个功能，而不是零散地锁定它的每个部分。