c++ - 线程安全和 std::move

Question

---

前言:当我输入新代码时，我会不假思索地将我的函数声明为 pass-by-reference-to-const，有时当我意识到时不得不返回并更改它这不是我想做的。

我正在编写一个无限期运行的工作线程类，并提供字符串(来自另一个线程)进行处理。当我意识到我已将该函数声明为pass-by-ref 时，我返回将其更改为pass-by-value，以确保线程安全。 p>

但是，由于我想尽可能提高速度和效率，所以我先停下来探索各种选择。我写了一个小测试例程 - 发现我对一些关键概念很模糊。

---

切中要点:我先写了下面没有注释行的测试代码:

// std::thread _thread(workthread, move(str)); // Thread safe (contents are moved)

因此，暂时忽略该行。

#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <atomic>

std::atomic<bool> done = false;

void workthread(const std::string &str)
{
    std::string &s = const_cast<std::string &>(str);
    s = "Work Thread"; // test to see if this changes the main thread's string
}

// This just watches for <enter> on the keyboard in order to quit the program.
void quitmonitor()
{
    std::getchar();
    done = true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    std::thread _monitor(quitmonitor);
    std::string str("Main Thread");

    std::thread _thread([&]{workthread(std::move(str));}); // Not thread safe (address is copied)
//  std::thread _thread(workthread, move(str));            // Thread safe (contents are moved)

    const auto minlen(str.length());
    const auto maxlen(minlen ? minlen*2 : 15);
    bool going_up = true;

    while (!done) {

        if (going_up)
            str.push_back('+');
        else
            str.pop_back();

        if (str.length() == minlen)
            going_up = true;
        if (str.length() == maxlen)
            going_up = false;

        std::cout << str << "\n";
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }

    _thread.join();
    _monitor.join();
}

所有 main() 所做的就是创建一个字符串 "Main Thread"，并将其 move 到线程函数 void workthread(const std::string & )。线程函数然后更改左值的数据并返回。 main 继续执行一个循环，该循环仅将其本地字符串打印到控制台(带有一些额外的视觉效果，以便于在屏幕上看到发生的事情)。这是输出:

所以，它没有像我预期的那样工作。我原以为线程实例化会将str“move ”到线程函数(清空其进程中的数据)，而线程对函数的字符串参数的赋值不会有任何影响。但显然确实如此，如输出所示。

这一定与我用 lambda 构造 _thread 的事实有关:std::thread _thread([&]{workthread(std::move(str));});//非线程安全(地址被复制)

然后我将实例化更改为:std::thread _thread(工作线程， move (str))；//线程安全(内容被 move )它按预期工作:

Q1:为什么这两个实例，lambda 与 bind_(我猜？) 会产生不同的结果？

Q2:通过将其声明为传递引用，我实际上是在给自己买东西吗？

我应该指出，实际程序对时间要求很高，并且旨在在专用服务器上不间断地运行多年。我正在努力使软件的开销尽可能低，以确保它可以保持同步(与外部时钟)，并且不会累积时间错误。

Answer 1

std::thread _thread([&]{workthread(std::move(str));});

创建 _thread 时，它会调用您的 lambda 函数，该函数会调用 workthread(std::move(str))。请注意，std::move 实际上并没有做任何事情；它只是对右值引用的转换。您永远不会从 str move ，您只是以迂回的方式将引用转换为 std::string& 并分配给它。

这也意味着您在 str 上存在数据竞争，因为您在主线程和 _thread 之间的访问是不同步的。

---

不过，这段代码是从字符串中移出的:

std::thread _thread(workthread, move(str));

如果你看std::thread's constructor (它在该列表中是 (3))，您会看到它将参数“复制”到函数调用；它大致调用:

workthread(decay_copy(std::move(str)))

这个 decay_copy 实际上确实从字符串中 move ，因为它按值返回:

template <class T>
std::decay_t<T> decay_copy(T&& v) { return std::forward<T>(v); }

这就是为什么您看到 str 是从中移出的。但是，您的程序实际上依赖于未指定的行为，因为 - 在从 std::string move 之后 - 字符串处于“有效但未指定的状态”(std::string 的 move constructor 和 move assignment operator )。你不能指望 str 在被移出后是一个空字符串。