c++ - 使用原子而不是 CriticalSection？

Question

我有一段代码可以提供一些数据，对文件等进行一些操作。我使用 1 个线程来提供数据，使用 4 个线程来读取和搜索数据内部。

4 个线程使用文件 vector 进行搜索(使用相同的函数)。为了避免同步问题(所有线程同时读取同一个文件)我使用 CriticalSection() WinAPI:

void ReadData(char* fileName)
{
   EnterCriticalSection(&CriticalSection);

   // Open file

   // Read file data
   std::vector<std::string> data;

   ... Find data inside file

   // Close file

   LeaveCriticalSection(&CriticalSection);
}

但我看到了这个Post还有这个:

Objects of atomic types are the only C++ objects that are free from data races; that is, if one thread writes to an atomic object while another thread reads from it, the behavior is well-defined.

我的问题是:使用 std::atomic 而不是 CriticalSection 更好吗？或者我想念对原子的用法的理解。

Answer 1

使用标准 C++

在您的代码中，您使用 EnterCriticalSection()和 LeaveCriticalSection()微软 WinAPI 的功能。

这些有 wto 主要的不便之处:首先它们不可移植，其次它们不安全:如果异常导致线程以意想不到的方式离开 ReadData() 会发生什么？您可能最终会遇到一个在 Windows 看来不会被保留的关键部分，从而使所有其他线程挨饿!

在 mutex 上使用 lock_guard 的标准 C++ 替代方案，如 Werner 所示, 更安全:首先它可以跨平台移植，但此外，它还实现了 RAII惯用语，它确保如果出现意外异常，lock_guard 在函数离开时被销毁，导致 mutex 被释放。

使用 atomic 可能不够

很多时候，人们很想使用原子，因为他们避免了数据竞争，给人的印象是它将解决所有线程同步问题。

不幸的是，这不是真的。一旦你使用多个原子，你可能会对整体一致性做出假设，而实际上事情可能会发生不同并导致非常讨厌的错误。创建无锁算法和数据结构极具挑战性和难度。因此，我强烈推荐阅读 Anthony William 的优秀著作“C++ concurrency in action”:他深入探讨了所有相关方面。

其他选择

在你的问题中，你提到了一个 vector 。维护并发线程安全 vector 非常困难，因为基本上，无论何时必须扩展 vector 的容量，都可能发生重新分配，从而使指向该 vector 的所有迭代器和指针失效，无论它们在何处使用。幸运的是，有一些线程安全的实现，例如 Microsoft 的 Parallel Pattern Library。 .

另一方面，如果您只使用 vector 来存储文件的行并按顺序处理它们，您不妨考虑使用队列，其优点是能够使用许多线程安全实现之一可用，例如boost .