C++ const 成員函數 最好是多線程安全的

總覽

• 核心

  • const修飾的成員函數理論上說是不會修改值的.

  • 如果有成員mutable,則是可以修改.

  • 修改就會遇到資源競爭和多線程安全問題。

• 多線程安全

  • 只有多線程共享的數據纔會有多線程安全問題。

  • 即一致性問題，其實對於某些數據，只有整個獨佔才能保證多線程安全。

  • 或者確認不共享，只有一個線程串行使用。

• 文章內容

  • 多線程安全函數的案例不太靠譜。

  • 不過是針對C++98和C++11來將,還是有一點內容的。

多線程安全

• 讀寫模式

  • 採用volatile和內存屏障的形式保證一致性.

  • 修改方用函數修改了之後就寫屏障使生效。讀取方則短暫用讀屏障，保證數據有效。

  • 適合特別短的代碼等待。長等待需要用鎖，讓線程睡眠，以讓出資源，而不是空轉。

  • volatile和barrier一般是在C語言裏面使用.

• 統計模式

  • atomic類對基本類型實現原子操作. 效率沒有上面的高,不過更安全可靠.

• 長任務模式

  • 對於與需要常事件處理並佔用一系列資源的情況. 需要用互斥。

  • mutex,sem,condition等.

C++11

• 簡介

  • 支持了函數聲明爲const,表示函數不會修改類的成員數據,const類型.

  • 這類修飾表明了不會在函數中修改,不保證其他不會修改.

  • 僅僅是限制自身不會對內容進行修改.

• 修飾目的

  • 用於多線程安全,雖然可能也會發生修改.

  • 但是語義上不能修改. 而自己開發的時候 也需要注意.

  • 雖然 也可以通過mutable修飾變量可修改.

• const函數的本質

  • 普通函數,第一個參數是變量指針,第二三參數是其他.

  • 函數只能保障自己不會修改輸入數據,即obj對象.

• 發現問題

  • 編譯階段發現問題。

  • 可以較早發現這類錯誤做法。

  • 主要是不修改當前類的值。

• 案例

  class T {
  public:
     void cool() const {
         x = 1;
     }
  public:
     mutable int x{0};
  };
  
  int main() {
     T d;
     d.cool();
  }
  

  • 這類是可以的,但是修改了值,就存在競爭問題。

  • 只讀一般就不存在資源競爭問題。

• 競爭的原因

  • CPU緩存一致性導致讀寫數據不對。

  • 不修改，只讀就不存在問題。對共享數據改就存在問題。

總結

• 建議const儘量做到多線程安全,即不修改數據.

• std::atomic比mutex效率高,使用場景是單個標量或者某個內存區間的值.