通过复制和交换与两个锁进行分配

Question

借用 Howard Hinnant's example 并修改它以使用复制和交换，这 op= 线程安全吗？

struct A {
  A() = default;
  A(A const &x);  // Assume implements correct locking and copying.

  A& operator=(A x) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock_data (_mut);
    using std::swap;
    swap(_data, x._data);
    return *this;
  }

private:
  mutable std::mutex _mut;
  std::vector<double> _data;
};

我相信这是线程安全的（记住 op= 的参数是按值传递的），我能找到的唯一问题是隐藏在地毯下的问题：复制 ctor。但是，这将是一个罕见的类，它允许复制分配但不允许复制构造，因此在两种替代方案中同样存在这个问题。

鉴于自我分配是如此罕见（至少对于本示例而言），如果发生这种情况，我不介意额外的副本，因此请考虑 this != &rhs 的潜在优化可以忽略不计或悲观化。与原来的策略（下）相比，是否还有其他理由更喜欢或避免它？

A& operator=(A const &rhs) {
  if (this != &rhs) {
    std::unique_lock<std::mutex> lhs_lock(    _mut, std::defer_lock);
    std::unique_lock<std::mutex> rhs_lock(rhs._mut, std::defer_lock);
    std::lock(lhs_lock, rhs_lock);
    _data = rhs._data;
  }
  return *this;
}

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顺便说一句，我认为这简洁地处理了复制ctor，至少对于这个类来说，即使它有点迟钝：

A(A const &x) : _data {(std::lock_guard<std::mutex>(x._mut), x._data)} {}

Answer 1

我相信你的分配是线程安全的（当然假设在课堂之外没有引用）。它相对于const A& 变体的性能可能取决于A。我认为对于许多A 来说，你的重写速度即使不是更快也一样快。我有一个很大的反例是 std::vector （和类似的类）。

std::vector 具有不参与其值的容量。如果 lhs 相对于 rhs 有足够的容量，那么重用这个容量，而不是把它扔到一个临时的，可以是性能上的胜利。

例如：

std::vector<int> v1(5);
std::vector<int> v2(4);
...
v1 = v2;

在上面的例子中，如果 v1 保持其执行分配的能力，那么分配可以在没有堆分配或释放的情况下完成。但是如果vector使用了swap idiom，那么它会进行一次分配和一次释放。

我注意到，就线程安全而言，两种算法都会锁定/解锁两个锁。尽管交换变体避免了同时锁定它们的需要。我相信平均而言同时锁定两者的成本很小。但在竞争激烈的用例中，它可能会成为一个问题。