эффективный потокобезопасный синглтон в C++

Question

эффективный потокобезопасный синглтон в C++

обычный шаблон для одноэлементного класса-это что-то вроде

static Foo &getInst()

{

  static Foo *inst = NULL;

  if(inst == NULL)

    inst = new Foo(...);

  return *inst;    

}

однако я понимаю, что это решение не является потокобезопасным, поскольку 1) конструктор Foo может быть вызван более одного раза (что может или не может иметь значения) и 2) inst не может быть полностью построен до того, как он будет возвращен в другой поток.

одним из решений является обертывание мьютекса вокруг всего метода, но тогда я плачу за накладные расходы синхронизации еще долго после того, как мне это действительно нужно. Один альтернатива-это что-то вроде

static Foo &getInst()

{

  static Foo *inst = NULL;

  if(inst == NULL)

  {

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    if(inst == NULL)

      inst = new Foo(...);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

  }

  return *inst;    

}

это правильный способ сделать это, или есть какие-то подводные камни о которых мне следует знать? Например, существуют ли какие-либо проблемы с порядком статической инициализации, которые могут возникнуть, т. е. всегда ли Inst гарантированно будет NULL при первом вызове getInst?

839 9

singleton c++pthreads thread-safety

9 ответов:

Comments

Ничего не найдено.

Joe Gauterin · Accepted Answer · 2010-04-05 14:54:45

ваше решение называется "двойной проверкой блокировки", и то, как вы его написали, не является потокобезопасным.

этой Мейерс/Александреску бумаги объясняет, почему-но эта статья также широко неправильно понимается. Он запустил мем " двойная проверка блокировки небезопасна в C++", но его фактический вывод заключается в том, что двойная проверка блокировки в C++ может быть реализована безопасно, она просто требует использования барьеров памяти в неочевидном месте.

документ содержит псевдокод демонстрирует, как использовать барьеры памяти для безопасной реализации DLCP, поэтому вам не составит труда исправить вашу реализацию.

Sat · Accepted Answer · 2013-11-12 17:29:35

Если вы используете C++11, вот правильный способ сделать это:
Foo& getInst()
{
    static Foo inst(...);
    return inst;
}
согласно новому стандарту нет необходимости заботиться об этой проблеме больше. Инициализация объекта будет производиться только одним потоком, остальные потоки будут ждать его завершения. Или вы можете использовать std::call_once. (более подробная информация здесь)

qqibrow · Accepted Answer · 2015-01-16 06:35:28

Херб Саттер говорит о двойной проверке блокировки в CppCon 2014.

Ниже приведен код, который я реализовал на C++11 на основе этого:
class Foo {
public:
    static Foo* Instance();
private:
    Foo() {}
    static atomic<Foo*> pinstance;
    static mutex m_;
};

atomic<Foo*> Foo::pinstance { nullptr };
std::mutex Foo::m_;

Foo* Foo::Instance() {
  if(pinstance == nullptr) {
    lock_guard<mutex> lock(m_);
    if(pinstance == nullptr) {
        pinstance = new Foo();
    }
  }
  return pinstance;
}
вы также можете проверить полную программу здесь:http://ideone.com/olvK13

kennytm · Accepted Answer · 2010-04-05 00:57:24

использовать pthread_once, что гарантирует, что функция инициализации выполняется один раз атомарно.

(на Mac OS X он использует спин-замок. Не знаю реализации других платформ.)

sbi · Accepted Answer · 2010-04-05 01:18:35

TTBOMK, единственным гарантированным потокобезопасным способом сделать это без блокировки было бы инициализировать все ваши синглеты до вы когда-нибудь запустить поток.

Steve Jessop · Accepted Answer · 2010-04-05 01:52:06

ваша альтернатива называется "двойная проверка блокировки".

могут существовать многопоточные модели памяти, в которых он работает, но POSIX не гарантирует один

baris.aydinoz · Accepted Answer · 2010-04-05 09:51:40

реализация Ace singleton использует дважды проверенный шаблон блокировки для потокобезопасности, вы можете обратиться к нему, если хотите.

вы можете найти исходный код здесь.

Joe C · Accepted Answer · 2018-04-15 19:58:37

работает ли здесь TLS? https://en.wikipedia.org/wiki/Thread-local_storage#C_and_C++

например,
static _thread Foo *inst = NULL;
static Foo &getInst()
{
  if(inst == NULL)
    inst = new Foo(...);
  return *inst;    
 }
но нам также нужен способ удалить его явно, например
static void deleteInst() {
   if (!inst) {
     return;
   }
   delete inst;
   inst = NULL;
}

Ishek ҆ · Accepted Answer · 2018-07-07 19:56:36

решение не является потокобезопасным, потому что оператор
inst = new Foo();
можно разбить на два оператора компилятором:
inst = malloc(sizeof(Foo));   
inst->Foo();
Так что если после выполнения оператора 1 потоком другой поток выполняет getInstance() метод тогда он найдет, что указатель не является нулевым, а затем вернет указатель на неинициализированный объект.