如何使用双重检查锁来初始化 shared_ptr

Question

（假设 VC++ 2010：（1）可以使用 /volatile:ms，（2）还没有 std::atomic，（3）没有线程安全的静态变量初始化，（4）没有 std::call_once）

如果我有一个普通的 C 指针，我可以实现以下双重检查锁定模式以避免每次锁定的成本：

static volatile void * ptr = nullptr;

//...
if ( ptr == nullptr)
{
   // Acquire Lock
   if (ptr == nullptr)
   {
      // some code
      // ptr = ...; // init ptr
   }
   // Release Lock
}
// ....

从 VC++ 2005 开始，volatile 确保上面的代码是正确的。假设我可以接受代码不可移植。

现在假设我需要用 std::shared_ptr 或 boost::shared_ptr 替换普通指针，我将如何做同样的事情？如何使 shared_ptr 不稳定？我需要另一个 volatile 标志吗？

Answer 1

在 C++11 中，shared_ptr 有原子访问器函数。要编写使用shared_ptr 的双重检查锁，请使用这些访问器：

static std::shared_ptr<MyType> ptr;
if (std::atomic_load(ptr) == 0) {
    // lock the lock
    if (std::atomic_load(ptr) == 0) {
        std::shared_ptr<MyType> local_ptr(new MyType);
        std::atomic_store(ptr, local_ptr);
    }
    // unlock the lock
}
return ptr;

Answer 2

从 VC++ 2005 开始，volatile 确保上面的代码是正确的。

不，它没有。 volatile 与线程或原子性无关。

您当前的代码不正确，任何 C++ 标准都不能保证产生合理的行为。

由于您的假装锁定代码在一般情况下不起作用，因此它肯定不适用于shared_ptr 或其他智能指针。如果您想要更便宜的锁定，请查看无锁编码模式。

Answer 3

在 C++ 2011 中，甚至不需要使用 any 显式同步。根据 6.7 [stmt.dcl] 第 4 段，初始化由系统同步：

如果控制在变量初始化的同时进入声明，并发执行将等待初始化完成。

这似乎暗示std::shared_ptr<T>可以这样初始化：

{
    static std::shared_ptr<MyType> ptr(new MyType(/*...*/));
    // ...
}