借 shared_ptr 實現 copy-on-write，將代碼移除臨界區，避免死鎖

書中提到假設有下面代碼：

MutexLock mutex;
std::vector<Foo> foos;

void post(const Foo &f) {
	MutexLockGuard lock(mutex);
	foos.push_back(f);
}

void traverse() {
	MutexLockGuard lock(mutex);
	for(std::vector<Foo>::const_iterator it = foos.begin(); it != foos.end(); ++ it) {
		it -> doit();
	}
}

如果 doit 中調用了 post 函數。

• 如果鎖是非遞歸的，那麼將會發生死鎖。
• 如果鎖是遞歸的，那麼 push_back 可能導致 vector 擴容，而造成迭代器失效

一種解決方式是，copy-on-write

typedef std::vector<Foo> FooList;
typedef boost::shared_ptr<FooList> FooListPtr;
MutexLock mutex;
FooListPtr g_foos;

// 對於 g_foos 來說，此函數是讀端
void traverse() {
	FooListPtr foos;
	{
		MutexLockGuard lock(mutex);	// 保護 shared_ptr
		foos = g_foos;
	}
	
	for(std::vector<Foo>::const_iterator it = foos -> begin(); it != foos -> end(); ++ it) {
		it -> doit();
	}
}

// 對於 g_foos，此函數是寫端
void post(const Foo &f) {
	printf("post\n");
	MutexLockGuard lock(mutex);
	if(!g_foos.unique()) {
		g_foos.reset(new FooList(*g_foos));
		printf("copy the whole list\n");		// 練習：將這句話移除臨界區
	}
	assert(g_foos.unique());
	g_foos -> push_back(f);
}

即使 doit() 中調用了 post，仍不會發送死鎖，這是很顯然的，在 traverse 臨界區之後，mutex 就已經是未加鎖狀態。同時，也不會出現數據錯誤，因爲採用了 COW。

錯誤1：直接修改 g_foos 所指的 FooList

void post(const Foo& f) {
	MutexLockGuard lock(mutex);
	g_foos -> push_back(f);
}

這個配合着 shared_ptr 的 traverse()，顯然是錯誤的。
 

錯誤2：試圖縮小臨界區，把 copying 移除臨界區

void post(const Foo &f) {
	FooListPtr newFoos(new FooList(*g_foos));
	newFoos -> push_back(f);
	MutexLockGuard lock(mutex);
	g_foos = newFoos;
}

將 copying 放在臨界區外，沒有保證數據的一致性

 

錯誤3：把臨界區拆成兩個小的，把 copying 放到臨界區外

void post(const Foo &f) {
	FooListPtr oldFoos;
	{
		MutexLockGuard lock(mutex);
		oldFoos = g_foos;
	}
	FooListPtr newFoos(new FooList(*oldFoos));
	newFoos -> push_back(f);
	MutexLockGuard lock(mutex);
	g_foos = newFoos;
}

這裏的問題其實和錯誤2問題一樣，只是看起來先複製了以下 g_foos，但是其對象的數據一致性仍沒有保證