Qt4 C++：来自多线程崩溃的 QString 变量使用答案

【问题标题】：Qt4 C++: QString variable usage from multiple threads crashesQt4 C++：来自多线程崩溃的 QString 变量使用
【发布时间】：2013-12-22 23:42:10
【问题描述】：

我的 Qt4 代码使用了一些 QThread 实例，这些实例在包含一些 QString 字段的公共数据结构上运行。可以归结为以下几点：

我的数据结构：

class My : public QObject{
    Q_OBJECT
public:
    QString foo;
};

线程实现：

class Thr : public QThread{
public:
    My* my;
protected:
    void run(){
        while (true){
            QString copy = my->foo;
            QString bar = copy.toUpper();
            my->foo = bar.toLower();
        }
    }
};

这是为我研究该问题而编写的测试应用程序。当然，它并没有做任何实际有用的事情:)

如果我初始化My 的一个实例并使用该实例启动一个线程，一切都很好。但是，当我使用相同的 My 实例启动第二个时，它会崩溃并显示不同的消息，看起来像是一些堆/堆栈/任何损坏。

这正常吗？我知道一般的多线程问题以及Qt的QMutex，它可以避免这个问题。但就我正确理解 Qt 文档而言，我被允许以这种方式使用它。我不会同时对 QString 的同一个实例进行操作（可能是因为一些花哨的隐式共享机制 - 但文档指出这对用户来说是完全透明的？！）。

如前所述，我的问题不是关于如何重写代码，而是关于“从 Qt 4 开始，隐式共享类可以安全地跨线程复制，就像任何其他值类一样。它们是完全可重入的。隐式共享类分享真的是含蓄的。” (http://qt-project.org/doc/qt-4.8/threads-modules.html) 我误会了。

【问题讨论】：

同时访问同一个对象，如果是修改，至少有一个，创建一个数据竞争。具有数据竞争的程序具有未定义的行为。在我看来，您的几个线程正在同时修改（通过分配）my->foo (my->foo = bar.toLower();)。
好的，那么，在分配中，foo 实例可能处于不一致的“中间”状态？我确实希望，至少那些非常基本的 Qt 类型的赋值本身是一个线程安全的操作，所以我可以同时访问它，我得到旧值或新值，但不是崩溃:) 所以我已经使用指针或互斥锁，这并没有真正使代码更具可读性......
C++ 也不保证指针分配是原子的；) 任何你不包含在 std::atomic<foo> 中的东西都需要受到保护以防止数据竞争。
Aargh :) 非常感谢您的解释、警告和 std::atomic 提示！

标签： c++ qt qthread qstring qtcore

【解决方案1】：

如评论中所述，您可能试图从不同的线程写入相同的数据。我写“可能”只是因为你没有分享你的 QThread 子类的用法。

正如评论中所指出的，对于像 Object 子类内部带有 QString 的类，C++ 标准甚至不能保证分配是线程安全的。

您可以根据提示使用std::atomic，尽管它仅在 C++11 之后才可用。一个更交叉的解决方案是在您的场景中使用QMutex，或者可能更好地使用带有QMutexLocker 的RAII 解决方案，它将自动为您处理解锁。所以你会像下面的代码一样。

class Thr : public QThread{
public:
    My* my;
    QMutex mutex; // <--- first addition
protected:
    void run(){
        while (true){
            QString copy = my->foo;
            QString bar = copy.toUpper();
            QMutexLocker locker(&mutex); // <--- second addition
            my->foo = bar.toLower();
        }
    }
};

当然，推荐的解决方案取决于其他因素，例如，您还可以根据手头的确切用例等重新设计程序以不使用指针等。

【讨论】：