我没有看到这里的比赛条件？

Question

这是书中的示例代码：

#include <exception>
struct empty_stack: std::exception
{
    const char* what() const throw();
};

template<typename T>
class threadsafe_stack
{
    private:
        std::stack<T> data;
        mutable std::mutex m;

    public:
        threadsafe_stack(){}
        threadsafe_stack(const threadsafe_stack& other)
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(other.m);
            data=other.data;
        }

        threadsafe_stack& operator=(const threadsafe_stack&) = delete;

        void push(T new_value)
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
            data.push(std::move(new_value));
        }

        std::shared_ptr<T> pop()
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
            if(data.empty()) throw empty_stack();
            std::shared_ptr<T> const res(std::make_shared<T>(std::move(data.top())));
            data.pop();
            return res;
        }

        void pop(T& value)
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
            if(data.empty()) throw empty_stack();
            value=std::move(data.top());
            data.pop();
        }

        bool empty() const
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
            return data.empty();
        }
};

上面写着：

empty() 和其中一个之间可能存在竞争条件 pop() 函数，但是因为代码显式检查 包含堆栈为空，同时在 pop() 中持有锁，这场比赛 条件没有问题

如果它们都在“全局”互斥锁被锁定时完成，这怎么可能是竞争条件？

Answer 1

竞争条件在客户端代码中：

threadsafe_stack<int> st;
...
if (!st.empty()) {
   int value = st.pop();    // Kaboom
   //...
}

或者换句话说，另一个线程可能在 empty() 和 pop() 方法调用之间弹出了堆栈。这通常是细粒度锁定不起作用并且需要由客户端程序员处理的原因。最不可能做对的人。

您应该将 pop() 替换为 trypop() 以使其成为线程安全的。

Answer 2

我不喜欢您提供的代码。它看起来对我有误导性。

首先，并发数据结构没有“大小”或“空虚”。没有像你可以采取行动的可观察属性。始终返回值 true 的函数将与您的“空”函数一样有用。

您可以对并发数据结构做的唯一明智的事情是尝试从中获取数据。然后你要么成功要么失败，然后你处理它。您的容器为空并不是一个例外情况。您的代码编写方式，用户无法保证没有异常！这是不对的。

最后，共享指针似乎毫无意义。您的容器在其设计方式中具有独特的消费者，因此界面应该这样做。是否要创建共享指针取决于用户，这与您无关。

所以，总而言之，我推荐如下界面：

void push(T const & x)
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    data.push(x);
}

void push(T && x)
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
    data.push(std::move(x));
}

bool pop(std::unique_ptr<T> & dst)
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m);

    if (data.empty()) { return false; }

    dst.reset(::new T(std::move(data.top()));
    data.pop();
    return true;
}

就是这样，公共接口中不应包含任何其他内容（可能除了emplace 类似的推送功能）。 pop函数的细节由你决定；唯一指针允许您拥有不可默认构造的值。您还可以使用dst 的值作为元素是否成功提取的信号，并取消bool。