boost::shared_ptr 替换

Question

最近我开始处理一个遗留项目并尝试修复段错误（双重删除）。其中许多发生在boost::shared_ptr 析构函数或operator=（在包含shared_ptr 的对象上）。该代码包含大量使用 shared_ptr-s，包括复制、reset()-ing、分配等。根据boost docs，我们没有有效的用法 - 在许多线程中破坏/复制/重置相同的 shared_ptr 是不安全的。

每次都锁定似乎是不可能的，所以我正在寻找 boost::shared_ptr 的替代品。所以问题是：如果我用std::shared_ptr 或std::tr1::shared_ptr 替换所有boost::shared_ptr 会解决这个问题吗？似乎 tr1 是更安全的版本，但对我来说并不清楚。第二个问题 - c++0x 版本是否比 tr1 更好？ （注意我们有 gcc 4.4.6，无法升级）

根据gcc docs，c++11 std::shared_ptr 应该可以解决这个问题，但我不确定 gcc4.4 版本...

UPD：刚刚进行了实验，现在我知道所有 3 个实现都在此代码上存在段错误（gcc 4.4）.. 似乎我应该制作自定义类或其他解决方法...

#include <iostream>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/shared_ptr.hpp>

typedef boost::shared_ptr<int> ptrtype;

ptrtype p(new int);

void test() {
        for(long i=0; i<1000000; ++i) {
                ptrtype p1 = p;
                p = ptrtype();
                p.reset( new int );
        }
}

int main() {
        boost::thread_group tg;
        for(int i=0; i<100; ++i) tg.add_thread( new boost::thread(test) );
        tg.join_all();
        std::cout << "Normal exit\n";
        return 0;
}

Answer 1

第 1 步：像这样构建一个类，并用它替换 boost::shared_ptr<T> 的用法。

template<typename T>
struct trivial_ptr {
  T* t;
  template<typename U>
  void reset( U* p ) {t=p;}
  void reset( T* p = NULL ) { t=p; }
  template<typename U>
  trivial_ptr<T>& operator=(trivial_shared_ptr<U>const& o) {
    t = o.t;
    return *t;
  }
  explicit trivial_ptr( T* p ):t(p) {}
  ...
};

这个类不是为了运行，而是为了用正确的接口编译。编译后，您可以确保知道您正在使用boost::shared_ptr 接口的哪些部分。 （您是否使用自定义删除器？等等——问题可能更难或更容易，以上内容可以帮助测试它）

一旦到了那里，您就会知道编写一个shared_ptr<T> 处理多个线程同时访问同一个变量的难度。

现在，这非常混乱。如果一个线程resets 给定shared_ptr，而另一个线程从它读取，则在读取线程访问它时，从读取的指针可能完全无效。实际上，您需要保护 all 对互斥体中底层指针的访问，这是完全不切实际的。

另一方面，如果您拥有多个阅读器，而不是一个阅读器和一个作者，那么您的状态会更好——理论上，您可以通过在引用计数代码上使用适当的锁来解决问题.

但是，您实际描述的似乎涉及读取和写入同一变量的多个线程。这从根本上被破坏了，仅仅shared_ptr 变量上的线程安全是无法解决的。

Answer 2

您似乎遇到的问题是试图在两个单独的线程中修改同一个变量实例（又名数据竞争）。 shared_ptr 没有比 int 更多的保护。您对 gcc 文档的引用说了同样的话（“与内置类型相同的线程安全级别”）。尝试在两个不同的线程中修改 shared_ptr 的相同实例需要某种同步以防止数据竞争。尝试修改指向同一个对象的 shared_ptr 的两个不同实例是可以的（没有数据竞争，或者 shared_ptr 必须实现任何必要的东西来防止内部数据竞争）。尝试修改它们指向的对象也是一种数据竞争。

Answer 3

std::shared_ptr 可以使用原子整数，如果编译器/架构/实现支持/使用它。但我不会打赌，这样做会降低你的代码的可移植性。但它可能是一种临时解决方法（例如，有一个正在运行的程序，以便您了解代码应该做什么）。

编写您自己的 shared_ptr 包装器可能是一种选择，但您的代码仍需要进行死锁审核。