c++ - 写时复制 (COW) 习惯用法的线程安全实现？

Question

任何人都可以指出 Copy-on-write (COW) 的线程安全实现吗？成语？ this site 上的示例代码看起来不错——它是线程安全的吗？

如果有人想知道我将用它做什么:我有一个 Foo具有 std::map<int,double> 的类成员。 Foo对象在我的代码中被频繁复制，但拷贝很少修改包含的 map .我发现与复制 Foo 中的整个 map 内容相比，COW 提高了 22% 的性能。复制构造函数，但我的 COW 实现在使用多线程时崩溃。

更新:

好的，这是代码，简化为一个最小的例子，因为你要求它:

首先是引用计数图:

class RcMap {                             
 public:
  typedef std::map<int,double> Container;
  typedef Container::const_iterator const_iterator;
  typedef Container::iterator iterator;

  RcMap() : count_(1) {}

  RcMap(const RcMap& other) : count_(1) {
    m_ = other.Get();
  }

  unsigned Count() const { return count_; }
  unsigned IncCount() { return ++count_; }
  unsigned DecCount() {
    if(count_ > 0) --count_;
    return count_;
  }
  void insert(int i, double d) {
    m_.insert(std::make_pair(i,d));
  }
  iterator begin() { return m_.begin(); }
  iterator end() { return m_.end(); }
  const_iterator begin() const { return m_.begin(); }
  const_iterator end() const { return m_.end(); }

 protected:
  const Container& Get() const { return m_; }

 private:
  void operator=(const RcMap&); // disallow

  Container m_;
  unsigned count_;
};

这是类 Foo包含这样一张 map RcMap ，使用写时复制机制:

class Foo {
 public:
  Foo() : m_(NULL) {}

  Foo(const Foo& other) : m_(other.m_) {
    if (m_) m_->IncCount();
  }

  Foo& operator= (const Foo& other) {
    RcMap* const old = m_;
    m_ = other.m_;
    if(m_ != 0)
      m_->IncCount();
    if (old != 0 && old->DecCount() == 0) {
      delete old;
    }
    return *this;
  }

  virtual ~Foo() {
    if(m_ != 0 && m_->DecCount() == 0){
      delete m_;
      m_ = 0;
    }
  }

  const RcMap& GetMap() const {
    if(m_ == 0)
      return EmptyStaticRcMap();
    return *m_;
  }

  RcMap& GetMap() {
    if(m_ == 0)
      m_ = new RcMap();
    if (m_->Count() > 1) {
      RcMap* d = new RcMap(*m_);
      m_->DecCount();
      m_ = d;
    }
    assert(m_->Count() == 1);
    return *m_;
  }

  static const RcMap& EmptyStaticRcMap(){
    static const RcMap empty;
    return empty;
  }

 private:
  RcMap* m_;
};

我还不能使用这个最小示例重现崩溃，但在我的原始代码中，当我使用 Foo 的复制构造函数或赋值运算符时，它就会发生。对象并列。但也许有人可以发现线程安全错误？

Answer 1

COW 本质上是线程安全的，因为原始版本本质上是不可变的，只有诱导复制的线程才能看到正在创建的复制版本。您只需要注意两件事:

1. 确保在复制过程中原始文件不会被其他线程删除。不过，这是一个正交问题(例如，您可以使用线程安全的引用计数)。
2. 确保您在复制时执行的所有读取操作都是线程安全的。这很少是个问题，但有时读取可能会填充缓存，例如。
   • 事实上，如果违反了这个假设，那就是读取操作不是线程安全的问题，并且可能会影响更多的代码，而不仅仅是 COW。