c++ - 在 C++11 之前的 C++ 中实现 Double Check Lock Pattern 安全吗

Question

class SelfTesting
{
private:
    char * pChar;
    SelfTesting()
    {
        pChar = new char[1024 * 1024 * 1024];
    }
public:
    static SelfTesting * pSelf;

    static SelfTesting& GetInst()
    {
        if (!pSelf)
        {
            boost::lock_guard<boost::mutex> lock(g_boost_mutex);
            if (!pSelf)
            {
                pSelf = new SelfTesting;
            }
        }
        return *pSelf;
    }
};

一般来说，我知道问题是由以下原因引起的:

1. allocate memory for `SelfTesting`
2. store the pointer to the allocated memory in `pChar`
3. initialize `SelfTesting`

1. 如果其他线程触及步骤 2 和步骤 3 之间的指针，则会发生数据竞争条件。 From
2. 如果指针复制不是原子的，数据竞争条件也会发生。 From

我知道我可以使用局部静态变量在 C++11 中实现这个模式。我的问题是当我在 C++11 之前使用 C++ 标准时，上面的实现是线程安全的还是未定义的。 boost::mutex 是否确保 pSelf 会在 lock 失效后更新？

Answer 1

正如所写，此模式在任何版本的 C++ 中都不安全。在 C++11 术语中，您在 pSelf 的外部读取和 pSelf 的写入之间存在数据竞争。

一般来说，在 C++11 之前的版本中，多线程代码的安全性是无法保证的。 C++11 最重要的一点是，它在 C++ 执行的抽象模型中引入了可能首先执行多个线程的想法。在此之前，对于多线程执行绝对没有任何保证，因为这个概念不存在。就标准而言，任何拥有多个线程的情况都是未定义的，因为它没有定义线程是什么。

这基本上意味着您在 C++98 中编写的任何多线程代码完全取决于您使用的特定实现。尽管在 C++11 的开发过程中，在各种编译器中发现了一些行为(尤其是优化)，但在主流编译器中您可以依赖这些行为，这些行为在存在多个线程时实际上并不安全。

但这都无关紧要，因为您编写的代码在我所知道的任何编译器中都无法保证是安全的。使用 Visual C++，您可以通过使 pSelf volatile(VC++ 处理的 volatile 变量有点像原子)来使其安全，但那不会没有在 GCC 工作过。在 GCC 中，您必须使用原子内部函数或 Boost.Atomic 库。