c++ - 使用 shared_ptr 在写时复制

Question

所以我有一个简单的 cow_ptr .它看起来像这样:

template<class T, class Base=std::shared_ptr<T const>>
struct cow_ptr:private Base{
  using Base::operator*;
  using Base::operator->;
  using Base::operator bool;
  // etc

  cow_ptr(std::shared_ptr<T> ptr):Base(ptr){}

  // defaulted special member functions

  template<class F>
  decltype(auto) write(F&& f){
    if (!unique()) self_clone();
    Assert(unique());
    return std::forward<F>(f)(const_cast<T&>(**this));
  }
private:
  void self_clone(){
    if (!*this) return;
    *this = std::make_shared<T>(**this);
    Assert(unique());
  }
};

这保证它拥有一个非常量 T并确保它是 unique当它.write([&](T&){})就这样吧。

c++17弃用 .unique()似乎表明这种设计是有缺陷的。

我猜如果我们从 cow_ptr<int> ptr 开始与 1在线程A中，传递给线程B，使其唯一，修改为2 , 通过 ptr返回并在线程中阅读 A我们已经产生了竞争条件。

我该如何解决这个问题？我可以简单地在 write 中添加一个内存屏障吗？ ？哪一个？还是问题更根本？

由于 x86 内存一致性超出 C++ 要求，x86 上的症状是否不太可能？

Answer 1

unique() 已被弃用，因为它不是线程安全的:p0521r0

我认为 std::shared_ptr::use_count() 也是如此，但它并没有被弃用。查看关于 cppreference.com 的评论

最后，std::shared_ptr 并不是 100% 线程安全的。如果您从多个线程访问、复制或重置/销毁单个 shared_ptr 实例，则应使用锁守卫。所以，我同意你的猜测。 Thread safety of shared_ptr :

All member functions (including copy constructor and copy assignment) can be called by multiple threads on different instances of shared_ptr without additional synchronization even if these instances are copies and share ownership of the same object. If multiple threads of execution access the same instance of shared_ptr without synchronization and any of those accesses uses a non-const member function of shared_ptr then a data race will occur; the shared_ptr overloads of atomic functions can be used to prevent the data race.

关于您建议的修复:
我不认为，在现有类中引入锁或内存屏障(你是说原子变量？)会改变线程安全方面的任何事情。您的类继承了 shared_ptr，它在所有用例中都不是线程安全的。这与您的 unique() 调用无关。

要清楚:
从多个线程调用 shared_ptr 的本地拷贝，指向相同的资源是线程安全的。多个线程对单个 shared_ptr 实例的调用不是线程安全的。