堆栈上的竞争条件

Question

我有简单的 class Hello，我正在尝试在不同的线程上调用成员函数 say_hello。我创建了两个不同的实现 hellos_in_stack 和 hellos_in_heap。 hellos_in_heap 按预期工作，但是 hellos_on_stack 在成员变量 _i 上存在竞争条件。如何使用 mutex?

在堆栈上避免它

#include <thread>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <mutex>

std::mutex mu;

class Hello
{
  int _i;
public:
  Hello()
  {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(mu);
      _i = 0;
  }
  ~Hello(){
  }
  void say_hello()
  {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(mu);
      std::cout << "say_hello from thread " << ++_i << " " <<this << " " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
  }
};

void hellos_in_stack()
{
    std::vector<std::thread> threads;
    for(int i = 0; i < 4; ++i)
    {
        Hello h;
        threads.push_back(std::thread(&Hello::say_hello, &h));
    }

    for(auto& thread : threads){
        thread.join();
    }
}


void hellos_in_heap()
{
    std::vector<std::thread> threads;
    std::vector<Hello *> hellos;
    Hello *h = nullptr;
    for(int i = 0; i < 4; ++i)
    {
        h = new Hello();
        hellos.push_back(h);
        threads.push_back(std::thread(&Hello::say_hello, h));
    }

    for(auto& thread : threads){
        thread.join();
    }

    for(auto hello : hellos){
        delete hello;
    }
}

int main()
{
    hellos_in_stack();
    hellos_in_heap();
    return 0;
}

Answer 1

先描述一下竞争条件...

行 Hello h; 正在主线程的堆栈上构造 h。一旦 for 循环继续创建下一个线程，h 将被销毁并创建另一个 Hello - 可能但不能保证与前一个 h.

h 必须在运行其 say_hello 方法的线程的生命周期内保持活动状态。

一种解决方案是在新线程的堆栈上创建 h。可以这样做：

std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < 4; ++i)
{
    threads.emplace_back([]() {
        Hello h;
        h.say_hello();
    });
}

如果您仍然需要从主线程访问 h 的实例，另一种选择是将它们存储在容器中。

std::vector<std::thread> threads;
std::list<Hello> hellos;
for (int i = 0; i < 4; ++i)
{
    hellos.emplace_back();
    threads.emplace_back(&Hello::say_hello, &hellos.back());
}

我们使用容器引入了更多的复杂性。现在，必须注意确保我们以安全的方式使用容器本身。在这种情况下，使用 std::list 而不是 std::vector，因为在 std::vector 上调用 emplace_back/push_back 会导致它调整缓冲区大小。这会破坏运行个线程下的 Hello 个实例！

运行示例：https://ideone.com/F7STsf

堆栈上的竞争条件

Race condition on stack

c++

multithreading

mutex