c++ - 如果生产者是单线程，依靠 "use_count()"重用 "shared_ptr"内存是否安全？

Question

这和这个unanswered question有点相似，但稍微具体一些。

在我的应用程序中，我有一个生产者线程，它生成对象以供其他线程使用。可以安全地假设该线程是唯一创建这些对象的线程。

我希望能够在所有其他消费者线程使用完该对象后重用该对象。

最初我以为生产者会保存所有创建的对象，如果它们的引用计数为1，它就可以重用它们。但似乎std::shared_ptr<T>::use_count可能不够可靠，无法确定这一点，因为它使用的是弱内存访问(为什么？)。

我有一个测试应用程序，我注意到有时 use_count即使其他消费者已经完成了该对象，仍然可能返回> 1(或者这可能是我这边的软件错误)。

问题:

• 是否依赖use_count在这种情况下等于 1 是一种安全的方法吗？
• 如果不安全，为什么？
• 对于此用例，有哪些更好的替代方案？

Answer 1

不，这不安全。 use_count是一个非常有问题的函数，只能用作粗略的近似。标准注释在 [util.smartptr.shared.obs] shared_ptr::use_count :

When multiple threads might affect the return value of use_count(), the result is approximate. In particular, use_count() == 1 does not imply that accesses through a previously destroyed shared_ptr have in any sense completed.

这些问题是由于缺乏同步造成的。在实践中，问题是:

The removal of the "debug only" restriction for use_count and unique in shared_ptr introduced a bug: in order for unique to produce a useful and reliable value, it needs a synchronize clause to ensure that prior accesses through another reference are visible to the successful caller of unique. Many current implementations use a relaxed load, and do not provide this guarantee, since it’s not stated in the Standard. For debug/hint usage that was OK. Without it the specification is unclear and misleading.

-P0521: Proposed Resolution for CA 14 ( shared_ptr use_count / unique )

注意:曾经有一个 unique()返回 use_count() == 1 的函数，因具有误导性而被删除。

即使只有一个线程产生新的std::shared_ptr，您也会受到这些问题的影响。对象，缺乏同步将阻止您确定地声明唯一所有权。

有哪些更好的选择？

在您的情况下，实际上只有一个线程生成 std::shared_ptr对象并增加引用计数。 您还使它听起来像是该线程执行一些后处理，因此永远不会在其他线程之前终止。

这听起来好像该线程实际上具有唯一的所有权，并且可以使用 std::unique_ptr反而。所有其他线程都可以被赋予一个非拥有的原始指针。 要跟踪有多少线程可以访问该指针，您可以使用原子计数器，例如 std::atomic_int当线程启动/加入时，它会增加/减少(使用 std::memory_order::acq_rel )。

您还可以使用 std::latch 或其他一些计数机制来跟踪有多少线程放弃了对所指向对象的引用。一旦所有线程都通过闩锁，只有一个线程会访问它。