C 11 中的 const 能保证线程安全吗？

“const”是否意味着 C 11 中的线程安全？

简介

人们普遍认为，在 C 11 中使用“const”可以保证线程安全安全。然而，这个概念需要进一步澄清。

澄清声明

虽然“const”本身并不能保证线程安全，但它满足了标准库的期望，即对“const”对象的操作是线程的安全的。具体来说：

• 标记为“const”的操作应完全由读取（无写入）或内部同步写入组成。
• 标准库假定对自身内部“const”对象的任何操作是非竞争的（只要它的非常量参数处理并发）。
• 如果一个类型对其的操作“const”对象违反了这一期望，在标准库中使用该类型可能会导致数据争用和未定义的行为。

Const 不等于 Java 的同步

与 Java 的“同步”不同， ''const'本身并不提供同步。考虑以下示例：

class rect {
    int width = 0, height = 0;

public:
    void set_size(int new_width, int new_height) {
        width = new_width;
        height = new_height;
    }
    int area() const {
        return width * height;
    }
};

• “area()”函数是线程安全的，因为它只能读取，不能写入。
• 但是，“rect”本身不是线程安全的线程安全，因为它不同步“set_size()”执行的写入操作。

有条件“const”的线程安全

要正确利用“const”实现写入的线程安全，可变状态（如缓存区域值）必须受到同步原语的保护，如下所示：

class rect {
    int width = 0, height = 0;

    mutable std::mutex cache_mutex;
    mutable int cached_area = 0;
    mutable bool cached_area_valid = true;

public:
    void set_size(int new_width, int new_height) {
        if (new_width != width || new_height != height) {
            std::lock_guard guard(cache_mutex);
            cached_area_valid = false;
        }
        width = new_width;
        height = new_height;
    }
    int area() const {
        std::lock_guard guard(cache_mutex);
        if (!cached_area_valid) {
            cached_area = width * height;
            cached_area_valid = true;
        }
        return cached_area;
    }
};

尽管“area()”是线程安全的，但由于不受保护的写入，“rect”仍然是非线程安全的'set_size()'。

关键字短缺

C 开发人员耗尽关键字的说法是正确的，因为该语言自诞生以来保留字的数量有限。

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