何时应在多线程中使用带有 std：：shared

问：

std::shared_ptr<Dog> pd;

void F() {
    pd = std::make_shared<Dog>("Smokey");
}

int main() {
    std::thread t1(F);
    std::thread t2(F);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

std::shared_ptr<Dog> pd(new Dog("Gunner"));

void F() {
    std::shared_ptr<Dog> localCopy = pd;
}

int main() {
    std::thread t1(F);
    std::thread t2(F);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

在C++中，我知道 std：：shared_ptr 对于阅读和复制是线程安全的。但是我对何时需要使用互斥锁来同步线程有点困惑。我有两个代码片段。在第一个线程中，std：：shared_ptr 被多个线程修改。在第二个线程中，每个线程仅读取和复制共享指针。我是在两种情况下都需要互斥锁，还是只在第一种情况下需要互斥锁？为什么或者为什么不？

C++ 多线程 shared-ptr

TLDR：没有。变量并不比任何其他类型的变量更安全。如果多个线程访问（读取或写入）该变量，并且其中至少有一个线程写入该变量，则所有这些访问都必须“同步”。同步的一种方法是让所有变量在访问变量时都锁定相同的互斥锁。std::shared_ptr

答：

9赞 Sam Varshavchik 6/30/2023 #1

如果您仔细识别所涉及的所有活动部分，则更容易理解这一点：

一个引用计数的对象，这是一个对象，在某个地方，这是你的Dog
引用计数器本身，用于跟踪对引用计数对象的引用数
使用引用计数器的共享指针本身

这些都是离散的实体，需要分别考虑和评估。

根据经验，在 C++ 中，如果从多个执行线程访问一个对象，并且至少有一个执行线程以某种方式“修改”它，那么执行线程必须与该对象“同步”;除非对象是“线程安全的”。“synchronize” 是什么意思？嗯，它不仅仅意味着一个互斥锁，在某个地方;但对于这个实际的例子来说，这就是它的意思：你需要在某个地方的某个互斥锁上保持锁定的同时访问对象。

数据点：引用计数器是线程安全的。智能指针，又名不是。std::shared_ptr

pd = std::make_shared<Dog>("Smokey");

这将修改多个执行线程中的共享指针。这需要同步，这不是线程安全的。您需要一个互斥锁。pd

std::shared_ptr<Dog> localCopy = pd;

这会复制，它不会修改它。这也兼顾了参考计数器，作为制作副本（和销毁）它的一部分。引用计数器是线程安全的。共享指针不会被修改，只会被访问。这是线程安全的。pd

@JanSchultke，IMO，没有充分的理由鼓励初级开发人员使用“原子”任何东西。您可以使用互斥锁来解决大多数与原子相同的问题，也可以使用互斥锁来解决许多其他原子无法解决的问题。真正需要原子的唯一地方是初级开发人员不应该接触的代码。理解原子的行为就像泥土一样简单，但了解如何有效地使用这种行为需要一种全新的思维方式。我说，“让新手先成为互斥锁的主人！

1赞 Sam Varshavchik 6/30/2023

这是正确的。

1赞 Jan Schultke 6/30/2023 #2

A 由三个部分组成：std::shared_ptr<Dog>

智能指针本身std::shared_ptr
指向原子参考计数器
指向对象Dog

您需要的同步形式取决于要同时修改的同步形式。

1 同时修改智能指针

// for example
pd = std::make_shared<Dog>("Smokey");

这不是线程安全的，因为多个线程同时修改相同的 .基本上有三个选项：std::shared_ptr

std：：atomic<std：：shared_ptr> （自 C++20）
std：：shared_ptr 的独立原子函数（自 C++20 起已弃用）
std::mutex

理想情况下，使用专门为 . 相比之下，效率会较低，使用起来也不太方便。std::shared_ptrstd::mutex

2 同时修改参考计数器

// for example
std::shared_ptr<Dog> localCopy = pd;

您在这里不需要或其他任何东西，因为它已经是线程安全的。复制不会修改原始对象，并且会以线程安全的方式更新（原子）引用计数器。std::mutexstd::shared_ptr

3 同时修改指向对象

// for example
localCopy->woof();

如果你的成员函数不是线程安全的，你将需要使用一些同步来确保线程安全。是一个很好的候选者，但您也可以考虑使用 .Dogwoofstd::mutexstd::atomic

上一个：c++ wait_for方法互斥锁中谓词的内容是否受保护？

下一个：std：：lock 如何与 std：：unique_lock 对象一起使用，而不是直接与 std：：mutex 一起使用？

何时应在多线程中使用带有 std：：shared_ptr C++互斥锁？

When should I use a mutex with std::shared_ptr in C++ multithreading?

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1 同时修改智能指针

2 同时修改参考计数器

3 同时修改指向对象