原子int集合的线程安全

Question

我有以下 class 包装原子整数向量 ( std::vector< std::atomic_int > )

矢量在构建对象时正确调整大小并且不会改变大小。有用于获取、设置原子整数的常用访问器和修改器，但没有守卫/互斥量。

class MyList
{
    std::vector< std::atomic_int > collection_;

    static MyList myList_;

public:

    MyList() : collection_( MAX_SIZE, 0 ) {}

    static MyList& getMyList() { return myList_; }

    void set( size_t idx, int val )
    {
        collection_[idx].store( val, std::memory_order_relaxed );
    }

    int get( size_t idx ) const
    {
        return collection_[idx].load( std::memory_order_relaxed );
    }
};

我怀疑这可能不是线程安全的（目前运行在单线程模型中没有问题），但希望能有任何意见。我想我主要关心的是无保护集合的线程安全，而不是它的元素。

Answer 1

首先，重要的是要注意您 can't have a vector of atomic ints 没有一些恶作剧。

忽略这一点，根据 [container.requirements.dataraces] 如果您只访问向量以修改其内容，那么这似乎是线程安全的。

For purposes of avoiding data races (17.6.5.9), implementations shall consider the following functions to be const: begin, end, rbegin, rend, front, back, data, find, lower_bound, upper_bound, equal_range, at and, except in associative or unordered associative containers, operator[].

Notwithstanding (17.6.5.9), implementations are required to avoid data races when the contents of the con- tained object in different elements in the same container, excepting vector<bool>, are modified concurrently.

关于 operator[] 在这种情况下是否可能是非线程安全的措辞不是很清楚，但实际上没有合理的实现应该违反这一点。

如果您想要更多保证，并且由于矢量不会改变大小，您可以将 vector<T> 替换为 unique_ptr<T[]>，这在这种情况下是线程安全的。
此外，您应该使用保证安全同步和排序的内存顺序（除非您有充分的理由），而不是 memory_order_relaxed。根本不指定内存顺序，或使用 memory_order_acquire/memory_order_release 对执行此操作。
这导致以下非常相似的代码：

class MyList
{
    std::unique_ptr< std::atomic_int[] > collection_;

    static MyList myList_;

public:

    MyList() : collection_( new atomic_int[MAX_SIZE] ) {}

    static MyList& getMyList() { return myList_; }

    void set( size_t idx, int val )
    {
        collection_[idx].store( val, std::memory_order_release );
    }

    int get( size_t idx ) const
    {
        return collection_[idx].load( std::memory_order_acquire );
    }
};

原子int集合的线程安全

Threadsafety of atomic int collection

c++

multithreading

c++11

stdatomic