使用原子而不是CriticalSection

Use atomic instead of CriticalSection?

本文关键字：CriticalSection      更新时间：2023-10-16

我有一段代码，它提供了一些数据，对文件进行一些操作等等。我用1个线程给出数据，用4个线程读取和搜索数据内部。

4线程使用文件矢量进行搜索(使用相同的函数)。为了避免同步问题(所有线程在同一时间读取同一文件)，我使用CriticalSection()WinAPI:

void ReadData(char* fileName)
{
EnterCriticalSection(&CriticalSection);
// Open file
// Read file data
std::vector<std::string> data;
... Find data inside file
// Close file
LeaveCriticalSection(&CriticalSection);
}

但是我看到了这个帖子这个：

原子类型的对象是唯一没有数据竞赛的C++对象；也就是说，如果一个线程写入一个原子对象，而另一个线程从中读取，则行为是定义良好的。

我的问题是：使用std::atomic而不是CriticalSection更好？或者我错过了对原子学用法的理解。

使用标准C++

在您的代码中，您使用Microsoft的WinAPI的EnterCriticalSection()和LeaveCriticalSection()函数。

这些都有wto的主要不便：首先它们不可移植，其次它们不安全：如果异常会导致线程以意外的方式离开ReadData()，会发生什么？你可能会得到一个关键的部分，它对窗口来说是不可离开的，让所有其他线程都饿死了！

如Werner所展示的，在mutex上使用lock_guard的标准C++替代方案要安全得多：首先，它可以跨平台移植，但此外，它实现了RAII习惯用法，该习惯用法确保如果出现意外异常，lock_guard在函数保留时会被破坏，从而导致mutex被释放。

使用原子可能不够

通常，人们倾向于使用原子论，因为它们避免了数据竞争，并给人一种它将解决所有线程同步问题的印象。

不幸的是，事实并非如此。一旦你使用了几个原子，你可能会对整体一致性做出假设，而在现实中，事情可能会发生不同的情况，并导致非常严重的错误。创建无锁算法和数据结构极具挑战性和难度。因此，我强烈建议大家阅读安东尼·威廉姆斯的优秀著作《；C++并发操作"：他对所有相关方面进行了深入的探讨。

其他备选方案

在你的问题中，你提到了一个向量。维护并发线程安全向量是非常困难的，因为基本上，每当必须扩展向量的容量时，都可能发生重新分配，从而使指向该向量的所有迭代器和指针无效，无论它们在哪里使用。幸运的是，有一些线程安全的实现，比如微软的并行模式库。

另一方面，如果您只使用向量来存储文件的行并按顺序处理它们，那么您还可以考虑使用队列，这样可以使用许多可用的线程安全实现之一，例如boost。

std::atomic不会对矢量过载。它也不可复制或移动(从这里到这里)，因此不能将其用作std:：vector value_type(或者可能需要提供您自己的专业化，我没有(也不会)尝试/ed)。

然而，如果你想让你的代码独立于平台，std::mutex会做得很好，例如：

std::mutex myMutex_; //Typically a member or static or in unnamed namespace
void ReadData(char* fileName)
{
std::lock_guard<std::mutex> guard(myMutex_);
// Open file
// Read file data
std::vector<std::string> data;
... Find data inside file
// Close file
//... Releases when scoped left...
}

从某种意义上说，我的回答与上一篇文章相呼应。

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