我可以使 C++11 类/对象普遍线程安全吗？

Question

阅读了Can mutex implementations be interchanged (independently of the thread implementation)，据我了解，通过使用 C++ 11 互斥锁，我可以确保我的类对于所有线程实现都是线程安全的。

我的理解正确吗？我期待是（可能有警告）或否（有原因）。

• 我的代码可能需要在目标平台上重新编译，但不需要对我的源代码进行任何更改。 (@彼得)
• 或者说，我应该能够针对特定平台进行编译并提供一个可以安全地与任何线程库一起使用的 .so？

鉴于投反对票，我会尽量做到更准确。

互斥体的 C++11 实现是否独立任何其他线程 API？ C ++ 11互斥锁是否只知道彼此并独立于执行线程如何到达该点而实现阻塞。

C++11 互斥锁是否总是与 OpenMP 一起工作（需要重新编译）？无论团队 B 使用何种特定线程 API，团队 A 是否可以提供一个线程安全 API（使用 C++ 互斥体）供团队 B 使用？所有代码都可以重新编译。

我附上了一个工作示例。

#include <iostream>
#include <omp.h>
#include <mutex>
class A {
    unsigned n = 0;

public:

    void inc() {
        ++n;
    }

    unsigned get() {
        return n;
    }
};

class B {
    std::mutex mutex;
    unsigned n = 0;

public:

    void inc() {
        mutex.lock();
        ++n;
        mutex.unlock();

    }

    unsigned get() {
        return n;
    }
};

int main() {

    A a;
    B b;
#pragma omp parallel for
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        a.inc();
        b.inc();
    }

    std::cout << a.get() << " " << b.get() << std::endl;

}

我上次运行的输出是：

98015 100000

这是运气还是设计？

Answer 1

如果您将类的所有成员设为私有并且对受任何同步机制（std::mutex、std::atomic 或 boost /Qt/whatever)，无论使用何种线程 API。

最简单的方法是对类内的所有数据访问操作（getter/setter）使用单个std::recursive_mutex/std::unique_lock 对，并将数据成员设为私有。它只是保证不管线程 API 是什么都能正常工作，但在性能方面可能不是最佳的。

大多数其他解决方案可能适合或不适合您的具体情况。有时根本不需要同步原语。

Answer 2

您始终可以使用互斥锁使类的成员函数在没有数据竞争的情况下进行交互。但这还不足以确保一个对象可以在多个线程中使用而不会发生冲突；您需要更广泛的设计。例如，考虑写出向量的内容：

int size = vec.size();
for (int i = 0; i < size; ++i)
    std::cout << vec[i] << ' ';
std::cout << '\n';

使用内部互斥体，对vec.size() 的调用和对vec::operator[] 的调用没有数据争用，因此从多个线程调用它们是“安全的”。但是这段代码有一个问题：如果另一个线程从向量中删除一个元素，那么向量会比原来的小，这个循环会跑到最后。