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Noicdi
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C++单例模式构造时的多线程安全问题的相关请教

  •  
  •   Noicdi · 229 天前 · 1822 次点击
    这是一个创建于 229 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    我现在在写一个单例模式设计的日志模块。这个日志模块通过 getInstance() 获取日志管理器。

    按照了解到的资料,先是使用了双重检查锁。然后又了解到双重检查锁在 new 时可能会因为指令重排,导致取到的指针指向的是还没有构造的空白内存,又上了原子操作保证安全。

    在这个过程中,我了解到可以直接在 getInstance() 中声明一个局部静态变量。但是当时我考虑的是,这个局部静态变量在构造时会不会有多线程安全问题,于是没有使用。

    class LogManager;
    
    LogManager* getInstance()
    {
        static LogManager log_manager;
    
        return &log_manager;
    }
    

    今天在看《 C++ 并发编程实战》时,了解到可以通过 std::call_once() 进行一次完整的初始化。接着往下看,发现书中也推荐了局部静态变量,并提到在 C++11 中,多线程安全问题被解决了。

    还有一种初始化过程中潜存着条件竞争:其中一个局部变量为 static 类型,这种变量的在声明后就已经完成初始化。对于多线程调用的函数,这就意味着这里有条件竞争——抢着去定义这个变量。很多在不支持 C++ 11 标准的编译器上,在实践过程中,这样的条件竞争是确实存在的,因为在多线程中,每个线程都认为他们是第一个初始化这个变量线程,或一个线程对变量进行初始化,而另外一个线程要使用这个变量时,初始化过程还没完成。在 C++ 11 标准中,这些问题都被解决了:初始化及定义完全在一个线程中发生,并且没有其他线程可在初始化完成前对其进行处理,条件竞争终止于初始化阶段,这样比在之后再去处理好的多。在只需要一个全局实例情况下,这里提供一个 std::call_once 的替代方案。

    《 C++ 并发编程实战》 3.3.1

    现在我使用的方案是 std::call_once(),但是我想了解局部静态变量在 c++11 中的多线程安全问题是如何解决的?是否有这方面的资料。感觉直接使用局部静态变量也不错。也想请教一下大家在单例模式中是使用的哪种方式。

    9 条回复    2024-03-26 13:11:03 +08:00
    asuraa
        1
    asuraa  
       229 天前
    费这么大劲 你就在 main 开始 的时候 getInstance 一次不行吗?
    codehz
        2
    codehz  
       229 天前   ❤️ 1
    实践中,编译器会给你生成一个 double checking lock
    Crawping
        3
    Crawping  
       229 天前
    你就在单线程中初始化好单实例对象不好么, 伤脑细胞啊
    Philippa
        4
    Philippa  
       229 天前
    直接 static 解决了,而且要被共享的 instance 一般也都在某个入口统一处理。
    shuax
        5
    shuax  
       229 天前   ❤️ 1
    就是编译器自动帮你加个锁呗
    blacktail
        6
    blacktail  
       229 天前   ❤️ 3
    标准保证这里不会有线程安全问题,实际上到底怎么保证的看编译器实现。
    Noicdi
        7
    Noicdi  
    OP
       229 天前
    @codehz #2 翻看 cppref 的局部静态变量发现有这方面的描述,谢谢
    wodexinhaoleng
        8
    wodexinhaoleng  
       228 天前
    静态局部变量是个编译时行为,load 的时候就已经完成了,在 main 之前就初始化好的东西,当然不会有线程安全问题。

    “感觉直接使用局部静态变量也不错”,说的很对,双重检查锁初始化单例本来就是早该扫进垃圾堆的东西
    Noicdi
        9
    Noicdi  
    OP
       228 天前
    @wodexinhaoleng #8
    std::call_once 也是提到静态局部变量相比之下可能更高效。https://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/call_once

    静态局部变量通常也是双抽检查锁实现,我觉得与其自己实现双重检查锁不如直接交给编译器,方便又快捷。 https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/storage_duration#.E9.9D.99.E6.80.81.E5.B1.80.E9.83.A8.E5.8F.98.E9.87.8F
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