如何公开分配资源的线程安全接口？答案

【问题标题】：How to expose a thread-safe interface that allocate resources?如何公开分配资源的线程安全接口？
【发布时间】：2021-05-13 04:59:52
【问题描述】：

我正在尝试为我的 C++ 库公开一个 C 接口。这尤其涉及允许用户创建、启动、查询状态，然后释放后台任务的功能。

该任务在 C++ 类中实现，通过std::mutex 保护其成员免受并发读/写。

当我为此后台任务公开 C 接口时，我的问题就出现了。基本上我说了以下函数（假设task_t 是一个不透明的指针，指向包含真正任务类的实际结构）：

task_t* mylib_task_create();
bool mylib_task_is_running(task_t* task);
void mylib_task_release(task_t* task);

我的目标是使这些函数的任何并发使用都是线程安全的，但是我不确定具体如何，即如果客户端代码线程同时调用 mylib_task_is_running()另一个线程调用mylib_task_release()，然后一切都很好。

起初我想在task_t 的实现中添加一个std::mutex，但这意味着mylib_task_release() 末尾的delete 语句必须在互斥锁未持有时发生，这意味着它并不能完全解决问题。

我也考虑过使用某种引用计数，但我最终还是遇到了同样的问题，即在调用假设的 retain() 函数后可能立即发生实际删除。

我觉得应该有一个（相对）简单的解决方案，但我不能完全投入其中。我怎样才能做到这一点，这样我就不必强制客户端代码保护对 task_t 的访问？

【问题讨论】：

你不能只获取mylib_task_release() 中的task_t 互斥锁吗？
那么问题是，如果互斥锁是 task_t 结构的成员，那么我需要在互斥锁被锁定时删除任务，并且按照reference，The behavior is undefined if the mutex is owned by any thread or if any thread terminates while holding any ownership of the mutex. 跨度>
shared_pointer 不能解决这个问题吗？
@Devolus 怎么样？
好吧，祝你好运。我差点忘了。这是一个简单/粗略的任务块示例，我将其放在一起作为答案：stackoverflow.com/questions/64324334/… 另外，linux 内核源代码将是一个很好的资源

【解决方案1】：

如果 task_t 正在被删除，你应该确保没有其他人有指向它的指针。

如果一个线程正在删除 task_t，而另一个线程正在尝试获取它的互斥锁，那么显然您不应该删除 task_t。

shared_ptrs 对此有很大帮助。

【讨论】：

感谢您提供答案。我不确定shared_ptr 将如何帮助您描述，因为这是一个 C API，以及如何确保没有其他人拥有指向任务的指针，因为该 API 返回指针并且我无法控制客户端代码用这个指针做什么。在已发布的任务上调用 API 函数是否有意义，是的。但我主要担心的是它至少不会崩溃。
我刚刚重新阅读了您的问题——困难的情况是“running() 被调用，而 release() 应该释放资源”。这已经表明您的互斥锁需要更高级别，并且由于您不想在 Task* 被销毁后访问它，因此它向我暗示您需要跟踪哪些任务是无效的。您需要一个“TaskManager”类来执行同步并确保 Task* 在获取互斥锁后有效。
是的，我开始意识到我需要一个更高级别的机制来跟踪它，并且可能以非侵入性的方式将任务与互斥锁相关联。