函数中带有静态变量的竞争条件

Posted 2023-02-22

【中文标题】函数中带有静态变量的竞争条件

【英文标题】：Race condition with a static variable in a function

【发布时间】：2020-03-04 01:22:08

【问题描述】：

我有以下功能：

int helper(int id) 
  static std::map<int,int>* lookup_table = new std::map<int,int>();

  // Modify lookup_table

  return (it == lookup_table->end()) ? -1 : 0;

helper 在多个线程中被调用。有什么方法可以防止lookup_table 出现竞争条件？

这样就够了吗？

static std::mutex helper_lock;

int helper(int id) 
  static std::map<int,int>* lookup_table = new std::map<int,int>();

  helper_lock.lock();
  // Modify lookup_table
  helper_lock.unlock();

  return (it == lookup_table->end()) ? -1 : 0;

【问题讨论】：

为什么不编写惯用的 C++ 代码？只需使用锁定类。

等等...我看到修改是什么让你丧命。每次都修改吗？附带问题：为什么lookup_table 是动态分配的？对于库容器来说，这是一个非常不寻常（而且通常很糟糕）的选择。他们的部分工作是保护您免受手动内存管理的影响。

是的，您需要一个互斥锁来控制对静态变量的访问。而且，不，您不需要它是一个指针，并使用new 分配。无论如何，这绝对没有任何用处。 static std::map<int,int> lookup_table; 也能正常工作，并且可以减少您痛苦的键盘的大量磨损。最后，使用锁守卫，而不是显式锁定/解锁互斥锁。这是避免编写一堆错误的有保证且免费的方法。

【参考方案1】：

这还不够。对 STL 容器的修改可能会使其迭代器无效，因此如果另一个线程正在修改表，则与函数末尾的 lookup_table.end() 的比较可能会无效。

简单的解决方案是仅在比较完成后解锁。 （请注意，我使用 std::unique_lock<std::mutex> 进行锁定 - 当 unique_lock 超出范围时释放锁定

static std::mutex helper_lock;

int helper(int id) 
  static std::map<int,int>* lookup_table = new std::map<int,int>();

  std::unique_lock<std::mutex> lock(helper_lock);
  // Modify lookup_table
  // explicit unlock is not required, lock is released when lock is destroyed

  return (it == lookup_table->end()) ? -1 : 0;

更复杂的解决方案是使用允许读/写锁定的shared_mutex。无论如何，这可能是您想要的，因为您肯定有正在读取查找表的进程？您可以在读取和取消引用 end() 迭代器之前应用读锁。多个线程将能够一次读取数据，但在所有读取器被释放之前不允许写入。

static std::shared_mutex helper_lock;

int helper(int id) 
  static std::map<int,int>* lookup_table = new std::map<int,int>();

  
    std::unique_lock<std::shared_mutex> lock(helper_lock);
    // Modify lookup_table
    // explicit unlock is not required, lock is released when lock is destroyed
  

  // acquire read-only lock, but not if any thread holds a unique_lock
  std::shared_lock<std::shared_mutex> lock(helper_lock);
  return (it == lookup_table->end()) ? -1 : 0;