如何使用 boost::shared_ptr 安全地释放线程之间共享的对象？

Question

我想知道，这样实施是否安全？ ：

typedef shared_ptr<Foo>  FooPtr;    
FooPtr                  *gPtrToFooPtr    // global variable

// init (before any thread has been created)
void init()
{
    gPtrToFooPtr = new FooPtr(new Foo);
}

// thread A, B, C, ..., K
// Once thread Z execute read_and_drop(), 
// no more call to read() from any thread.
// But it is possible even after read_and_drop() has returned,
// some thread is still in read() function.
void read()
{
    FooPtr a = *gPtrToFooPtr;
    // do useful things (read only)
}

// thread Z (executed once)
void read_and_drop()
{
    FooPtr b = *gPtrToFooPtr;
    // do useful things with a (read only)
    b.reset();
}

我们不知道哪个线程会执行实际释放。 boost的shared_ptr在这种情况下能安全发布吗？

根据boost的文档，shared_ptr的线程安全是：

可以“读取”shared_ptr 实例（仅使用 const 访问 操作）同时由多个线程。 不同 shared_ptr 实例可以“写入”（使用可变操作访问，例如 多个线程同时作为 operator= 或 reset)。

就我而言，上面的代码没有违反我上面提到的任何线程安全标准。而且我相信代码应该可以正常运行。有人告诉我是对是错吗？

提前致谢。

---

于 2012-06-20 01:00 UTC+9 编辑

上面的伪代码运行良好。 shared_ptr 实现保证在多个线程访问它的实例的情况下正常工作（每个线程必须访问自己的 shared_ptr 实例，使用 复制构造函数 ）。

请注意，在上面的伪代码中，您必须delete gPtrToFooPtr 才能让shared_ptr 实现最终释放（将引用计数减一）它拥有的对象（不是正确的表达式，因为它不是auto_ptr，但谁在乎 ;） ）。并且在这种情况下，您必须意识到它可能会在多线程应用程序中导致 SIGSEGV。

Answer 1

您如何在这里定义“安全”？如果您将其定义为“我想确保对象仅被销毁一次”，那么是的，释放是安全的。但是，问题在于您的示例中两个线程共享一个智能指针。这根本不安全。一个线程执行的reset() 可能对另一个线程不可见。

如文档所述，智能指针提供与内置类型（即指针）相同的保证。因此，在其他线程可能仍在读取时执行无保护写入是有问题的。当另一个读取线程将看到另一个线程的写入时，它是未定义的。因此，当一个线程调用 reset() 时，指针可能不会在另一个线程中重置，因为 shared_ptr 实例本身是共享的。

如果你想要某种线程安全，你必须使用两个共享指针实例。然后，当然，重置其中一个不会释放对象，因为另一个线程仍然具有对它的引用。通常这种行为是有意的。

但是，我认为更大的问题是您滥用了 shared_ptrs。使用 shared_ptrs 的指针并在堆上分配 shared_ptr（使用 new）是非常罕见的。如果你这样做，你就会遇到想要避免再次使用智能指针的问题（你现在必须管理 shared_ptr 的生命周期）。不妨先看看一些关于智能指针及其用法的示例代码。

Answer 2

为了你好，我会诚实的。

你的代码做了很多事情，几乎所有的事情都是无用和荒谬的。

typedef shared_ptr<Foo>  FooPtr;    
FooPtr                  *gPtrToFooPtr    // global variable

指向智能指针的原始指针，取消了自动资源管理的优势，并没有解决任何问题。

void read()
{
    FooPtr a = *gPtrToFooPtr;
    // do useful things (read only)
}

a 没有以任何有意义的方式使用。

{
    FooPtr b = ...
    b.reset();
}

b.reset() 在这里没用，b 反正快要被销毁了。 b 在这个函数中没有任何用途。

恐怕你不知道自己在做什么，智能指针是干什么用的，shared_ptr怎么用，怎么做MT编程；所以，你最终会得到一堆荒谬的无用功能来解决问题。

做简单的事情怎么样：

Foo f;

// called before others functions 
void init() {
    // prepare f
}

// called in many threads {R1, R2, ... Rn} in parallel
void read()
{
    // use f (read-only)
}

// called after all threads {R1, R2, ... Rn} have terminated
void read_and_drop()
{
    // reset f
}

read_and_drop() 之前不能调用可以保证其他线程没有读取f。

Answer 3

您的编辑：

为什么不先在全局shared_ptr 上调用reset()？

• 如果您是最后一个访问该对象的人，可以将其删除，然后您删除堆上的shared_ptr。
• 如果其他线程仍在使用它，则将 ref 计数减一，并将全局 ptr 与指向的（仍然存在的）对象“断开连接”。然后，您可以安全地删除堆上的 shared_ptr，而不会影响任何可能仍在使用它的线程。