线程安全和 std::move

Question

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

我正在编写一个工作线程 class，它运行无限期地运行，并被馈送字符串（来自另一个线程）进行处理。当我意识到我已经将函数声明为 pass-by-ref 时，我回去将其更改为 pass-by-value，因为线程安全。

但是，由于我想尽可能地提高速度和效率，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。

进入正题：我先把测试代码写在下面，没有注释行：

// 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();
}

main()所做的只是创建一个字符串"Main Thread"，并将其移动到线程函数void workthread(const std::string &)。线程函数然后更改左值的数据和 returns。 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"move"str给线程函数（清空它在进程中的数据），线程给函数的字符串参数赋值不会有任何影响。但显然它确实如此，正如输出所证明的那样。

这一定与我用 lambda 构造 _thread 有关： std::thread _thread([&]{workthread(std::move(str));}); // Not thread safe (address is copied)

然后我将实例化更改为： std::thread _thread(workthread, move(str)); // Thread safe (contents are moved) 它按预期工作：

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

问题 2： 我是否真的通过将其声明为 传递引用 来为自己购买任何东西？

我应该指出，实际程序对时间要求很高，旨在运行在专用服务器上多年不间断。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），而不是累积时间错误。

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 移动，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，因为主线程与 _thread 之间的访问不同步。

此代码从字符串中移出，但是：

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

如果您查看 std::thread's constructor（该列表中的 (3)），您会发现它 "copies" 是函数调用的参数；它大致调用：

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

这个 decay_copy 实际上确实从字符串移动，因为它 returns 按值：

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

这就是您看到 str 被移出的原因。但是，您的程序实际上依赖于未指定的行为，因为 - 从 std::string 移动后 - 字符串留在 "valid but unspecified state" 中（std::string 的 move constructor and move assignment operator）。你不能指望 str 被移动后是一个空字符串。

线程安全和 std::move

Thread safety and std::move

c++

lambda

move

thread-safety