我们需要在关键部分创建变量的副本吗？

Question

void Animal::notifyEatingInitiated() {
    log.debug(TAG, "notifyEatingInitiated called");
     
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    auto observers = m_observers;
     
    for (const auto& observer : observers) {
        observer->notifyEatingInitiated();
    }
}

我正在学习 C++ 教程，在这里我看到在关键部分中我们正在创建实例变量的副本

m_observers

，然后对其进行迭代。

是否需要创建一个副本

m_observers

临界区不是会锁定当前作用域（这里

m_observers

）之外的变量来进行修改吗？

Answer 1

一般情况下不需要复印

从线程安全的角度来看这是没有必要的。 有以下几种可能：

1. m_observers

   到处都有

   std::mutex

   妥善保护，因此简单地循环

   m_observers

也是同样安全的

2. m_observers

   在其他位置没有被

   std::mutex

   正确保护，在这种情况下，在

   auto observers = m_observers;

   中调用复制构造函数无论如何都是数据争用

无论哪种情况，为了线程安全的目的而复制

m_observers

都是没有意义的。

从性能角度来看，复制可能很有用

这样写可能有意义：

auto observers = [this] {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    return m_observers;
}(); // immediately invoked lambda expression (IILE)

for (const auto& observer : observers) {
    observer->notifyEatingInitiated();
}

如果

notifyEatingInitiated()

需要很长时间，并且复制

m_observers

很便宜，那么这将是一个重大改进，因为它限制了在关键部分花费的时间。 您的示例甚至没有尝试获得复制的好处

observers

，因此教程的作者更有可能误解了该主题，或者犯了一个错误。

但是如果

notifyEatingInitiated()

修改了

m_observers

呢？

正如评论者@HolyBlackCat 所指出的，

notifyEatingInitiated()

可能会修改

m_observers

。 在这种情况下，有必要复制

m_observers

以避免在迭代过程中修改容器。

虽然这会令人惊讶且容易出现错误的设计，但有必要像作者在您的示例中所做的那样完全编写代码。

Answer 2

在您的具体情况下，整个代码已损坏。每个线程通过复制一些不相关的观察者来创建并通知它们，而

m_observers

永远不会被通知。

void Animal::notifyEatingInitiated() {
         log.debug(TAG, "notifyEatingInitiated called");
     
         std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex); 
         auto observers = m_observers; //observers at this point are copy of m_observers not refference to m_observers
     
         for (const auto& observer : observers) {
             observer->notifyEatingInitiated();
         }
     } 

这种复制的使用是无关紧要的，并且完全杀死了代码。复制比构建便宜，因此应该使用，因为在适当的地方速度更快。对象的副本绝不是初始对象的别名，它是全新的对象。了解浅复制和深复制。如上所述，线程安全得不到保证。为了线程安全，始终使用保护和公开方法进行包装，例如

safe_notify_all()

，其中

m_mutex

和

m_observers

都是包装器的私有成员。