如果底层指针过期，std::atomic<std::weak_ptr<>>::compare_exchange_* 是否能保证正常工作？

Question

我有一段代码，如果底层弱指针过期，

std::atomic<std::weak_ptr<T>>

的行为不会像我预期的那样：

std::atomic<std::weak_ptr<Widget>> ptrAtomicWidget = ...;

std::shared_ptr<Widget> ptrWidget = ptrAtomicWidget.load().lock();

while (ptrWidget == nullptr)
{
    ptrWidget = std::make_shared<Widget>();
    std::weak_ptr<Widget> ptrExpected; // <--- nullptr
    std::weak_ptr<Widget> ptrDesired = ptrWidget;

    // Problem Version: Causes an infinite loop when ptrExpected is expired
    if (!ptrAtomicWidget.compare_exchange_weak(ptrExpected, ptrDesired))
    {
        ptrWidget = ptrExpected().lock();
    }

    // Potential Repair Version:  *seems* to work (could alternately move declaration of ptrExpected above while loop)
    if (!ptrAtomicWidget.compare_exchange_weak(ptrExpected, ptrDesired)
    &&  ptrExpected.expired()
    &&  !ptrAtomicWidget.compare_exchange_weak(ptrExpected, ptrDesired))
    {
        ptrWidget = ptrExpected().lock();
    }
}

我遇到的问题涉及循环体“潜在修复版本”的“似乎有效”部分。修复需要两个不同的过期的weak_ptr在compare_exchange期间可靠地相互比较相等。

std::weak_ptr

没有相等运算符，因此其文档对此保持沉默。我能找到的关于

std::atomic<>

专业化的文档（例如 CPPReference）都没有描述指针过期时比较交换的行为。我不知道它是否恰好适用于我的特定编译器，或者 C++ 标准是否保证它。有人知道它是否能保证按标准工作吗？

Answer 1

您误解了弱指针

compare_exchange

何时成功的条件。 根据

atomic<weak_ptr<T>>::compare_exchange_weak

的规范：

效果：如果

p

等价于

expected

，则将

desired

分配给

p

，并且具有与

success

的值对应的同步语义，否则将

p

分配给

expected

并且具有同步语义对应于

failure

的值。

当两个指针等价时很重要，这也有解释：

备注：如果两个

weak_ptr

对象存储相同的指针值并且共享所有权或均为空，则它们是等效的。 弱形式可能会虚假失败。 请参阅[原子.类型.操作]。

初始化为

ptrExpected

的

nullptr

不存储与

ptrAtomicWidget

相同的指针值，因此第一次尝试比较交换总是会失败。

第二个“解决方法循环”“有效”，因为当第一次比较交换不可避免地失败时，

ptrAtomicWidget

的当前值被加载到

ptrExpected

中，这使得

ptrDesired

可以在第二次尝试时替换它。 对我来说，似乎

&& ptrExpected.expired()

可以被删除，因为只有在

ptrWidget == nullptr

时你才会进入循环，这意味着

ptrAtomicWidget

为空或过期。