在标准容器线程上调用 size() 是否安全？答案

【问题标题】：Is calling size() on a std container thread safe?在标准容器线程上调用 size() 是否安全？
【发布时间】：2020-01-21 21:30:09
【问题描述】：

我有一个使用标准列表容器的缓冲区。

一个工人正在推动一侧的元素，另一个线程正在从另一侧弹出。这两个线程在访问容器之前都使用了互斥锁。

作为查看性能的一种方式，我需要查询容器的大小。但是，如果没有必要，使用互斥锁查询大小似乎有点过头了。

问题是，有必要吗？

在调用 size() 时文档说（在数据竞赛部分下： 不访问包含的元素：同时访问或修改它们是安全的。

【问题讨论】：

除非明确指定为线程安全，否则将所有内容视为非线程安全。
例如，vector 通常根据减去两个指针来计算大小。 a-b 中有很多空间可以中断，如果在中途调整大小时指针被换掉，那真的很糟糕。
不管怎样，你仍然会有竞争条件。检查后尺寸可能会发生变化。（无论如何你不能那样做。）
“任何一种”方式是什么？好吧，尺寸应该在检查后改变。这就是为什么我需要继续检查..！
我在下面的回答中强调，您需要在这里关注的数据是列表 container，因为这是需要通过相互包含来保护的。您的编辑指的是 包含的元素，正如我在下面的 cmets 中解释的那样，它是一种不同的数据。

【解决方案1】：

问题是，有必要吗？

是的。您可以在查询其大小时将元素添加到列表中，这是未定义的行为。

规则是，如果您有多个线程访问一个共享对象，并且其中至少有一个线程写入该对象，则您必须进行同步。如果没有，您就有数据竞争，这是未定义的行为。

根据您的编辑：

不访问包含的元素：同时访问或修改它们是安全的。 表示列表中的元素不被访问或改变。这意味着您可以调用size() 而不必担心它会修改列表中的任何元素。在此之前，它有容器被访问。正是这种访问不是线程安全的。如果您在调用 size 时将元素添加到列表中，那么您得到的值是未定义的。

【讨论】：

即使是整数？
@TotteKarlsson 对于任何不是自然线程安全的东西。唯一线程安全的标准类型是std::atomic<T>。
还有std::atomic_flag。
@TotteKarlsson 你对机器翻译的直觉非常错误。 MT 从字面上打破了我们直觉上认为真实的一切。（从语义上讲，它会破坏所有程序，但不会因正式的东西而分心。如果您遵守规则，MT 会在实践中发挥作用。）

【解决方案2】：

简短的回答是：“是”。

要确定是否需要互斥，需要查看所涉及功能的“数据竞争”规范。在这种情况下，std::listpush/pop 函数规范表明容器已修改。虽然size 函数规范说容器是访问。

一般来说，当一些数据被多个线程访问或修改并被至少一个线程修改时，所有的访问和修改都必须受到互斥保护。

【讨论】：

@TotteKarlsson “包含的元素”是指包含在容器中的元素，它是与容器本身不同的数据类别。想想列表 (1, 2, 3)。列表容器是将列表保持在一起的结构，即在这种文本情况下，括号和逗号。列表元素是数字。因此，在询问列表大小时，可以修改元素（例如将“2”更改为“4”）。由于“大小”操作不涉及元素的内容，而只涉及列表容器。