我可以在 std::shared_mutex 上使用 std::shared_lock 更改数据吗？

Posted 2023-02-22

【中文标题】我可以在 std::shared_mutex 上使用 std::shared_lock 更改数据吗？

【英文标题】：Can I change data with a std::shared_lock on a std::shared_mutex?

【发布时间】：2020-05-12 04:12:35

【问题描述】：

我有多个缓冲区与多个读取器/写入器线程共享，并且不同的写入器以不同的方式更改数据。

例如，Writer1 只是追加新数据，而 Writer2 扩展缓冲区大小（重新分配内存和移动数据）。

如果我用一个互斥锁来同步所有对数据的访问，性能可能不会更好，因为大多数读取器只需要读取一个缓冲区，而大多数写入器只需将一小段数据写入单个缓冲区缓冲区。

如果我为每个缓冲区准备一个互斥体，线程之间的锁定/解锁关系会更加复杂。

现在我想确认一件事：

如果写入者仅使用互斥锁上的 shared_lock 更改数据，其他人是否会看到具有相同互斥锁上的 unique_lock/shared_lock 的脏数据？

我编写了一个实验程序如下，看起来没有错误，但我还是不敢在产品中使用。

atomic_bool    g_abShouldRun = true;
sem_t          g_semDoIt1;
sem_t          g_semDone1;
sem_t          g_semDoIt2;
sem_t          g_semDone2;
shared_mutex   g_mutex;
int g_iX = 3, g_iY = 9, g_iR1 = 1, g_iR2 = 3;

void writer() 
   std::srand( 8 );

   while( g_abShouldRun ) 
      sem_wait( &g_semDoIt1 );
      while( rand() % 8 != 0 )
         ;

      
         shared_lock<shared_mutex> lk( g_mutex );
         g_iX *= 2;
         g_iY *= 2;
      
      sem_post( &g_semDone1 );
   ;
;

void reader() 
   std::srand( 8 );

   while( g_abShouldRun ) 
      sem_wait( &g_semDoIt2 );
      while( rand() % 8 != 0 )
         ;

      
         unique_lock<shared_mutex> lk( g_mutex );
         g_iR1 = g_iX;
         g_iR2 = g_iY;
      
      sem_post( &g_semDone2 );
   ;
;

int main( int argc, char** argv ) 
   int iLasting = 10, iError = 0;
   if( argc > 1 )
      iLasting = atoi( argv[1] );
   steady_clock::time_point tpEnd = steady_clock::now() + seconds( iLasting );

   if( sem_init( &g_semDoIt1, 0, 0 ) || sem_init( &g_semDone2, 0, 0 ) ||
         sem_init( &g_semDoIt2, 0, 0 ) || sem_init( &g_semDone2, 0, 0 ) ) 
      cerr << "Failed to create semaphors." << endl;
      return EXIT_FAILURE;
   

   thread thd1( writer );
   thread thd2( reader );

   while( steady_clock::now() < tpEnd ) 
      sem_post( &g_semDoIt1 );
      sem_post( &g_semDoIt2 );
      sem_wait( &g_semDone1 );
      sem_wait( &g_semDone2 );
      if( g_iR1 * 3 != g_iR2 )
         ++iError;
   
   g_abShouldRun = false;
   sem_post( &g_semDoIt1 );
   sem_post( &g_semDoIt2 );
   thd1.join();
   thd2.join();
   sem_destroy( &g_semDoIt1 );
   sem_destroy( &g_semDoIt2 );
   sem_destroy( &g_semDone1 );
   sem_destroy( &g_semDone2 );
   cout << "Error:" << iError << endl;
   return EXIT_SUCCESS;
;

【参考方案1】：

快速浏览一下会跳出以下问题：

在写的时候把代码改成unique_lock； 在阅读时将代码改为shared_lock； 读取时不要修改其他通用全局变量——这实际上是在写入，只是在不同的地方； 有多少 shared_mutexs, function using unique_lock, function using shared_lock 元组你将使用多个线程和多个缓冲区，你需要自己弄清楚——但它会介于 1 和缓冲区数之间。

【讨论】：

感谢您的帮助！但是我不打算修复示例代码，我需要确认我的想法。

我真的不知道你的想法是什么。您在写作时使用shared_lock，在阅读时使用unique_lock。这在概念上是错误的，但在这种特殊情况下，当使用 单个编写器 时，它仍然可以工作。当使用多个作家时，它肯定会失败。

是的，我知道只能有一位作家同时写作。事实上，在锁定这个 shared_mutex 之前，还有另一个互斥锁将确保只有一个写入器同时通过。因为我的产品代码逻辑太复杂，所以我只展示一个示例程序。