C++设置返回值互斥体

Question

在使用 FreeRTOS 在 ESP32 上运行的应用程序中，我实现了一个负责存储各种设置的设置类。我目前担心这个类的线程安全性，特别是关于“Get”方法。

有人可以检查我的实现并确认它是否正确且线程安全吗？我怀疑“复制”是否总是真正的复制，尤其是当设置类型是字符串或对象时。

template<typename T>
class Setting : public ISetting
{
    Mutex& mutex;
    T Value;

public:
    Setting(Mutex& mutex, const T& defaultValue)
        : mutex(mutex)
        , Value(defaultValue)
    {
    }

    void Set(const T& value)
    {
        mutex.Take();
        Value = value; // Assign the new value to the setting
        mutex.Give();
    }

    T Get()
    {
        T copy;
        mutex.Take();
        copy = Value;
        mutex.Give();
        return copy;
    }

    void Accept(ISettingVisitor* handler)
    {
        handler->Visit(this);
    }
};

Answer 1

Get()

是线程安全的，因为

T

的复制赋值运算符的执行仅由一个线程同时完成。但是，总体来说并不安全。

异常安全

Take()

和

Give()

是非常不寻常的锁定/解锁名称；对于

std::mutex

，它们被称为

.lock()

和

.unlock()

。 如果像这样调用它们，您可以使用

std::scoped_lock

而不是手动锁定/解锁：

void Set(const T& value)
{
    std::scoped_lock lock{mutex}; // or std::lock_guard before C++17
    Value = value;
}

T Get()
{
    std::scoped_lock lock{mutex}; // or std::lock_guard before C++17
    return Value;
}

或者，可以使用

std::experimental::scope_exit

或其他方式来解锁析构函数中的互斥体。

无论如何，在析构函数中解锁互斥体“非常重要”，因为这使得异常安全变得容易。如果 mutex 抛出异常，则代码中的

copy = Value

永远不会解锁，并且复制赋值运算符可以合理地做到这一点。同样的问题也适用于

Set()

。如果

T

具有引用语义，则不安全如果

T

没有值语义，那么这段代码仍然不是

真正

线程安全的。例如，如果 T = std::span，则调用者可以同时且不安全地修改跨度引用的数据。复制

std::span

就是所谓的“浅复制”；它不会复制底层数据（“深层复制”）。但是，这不是您可以解决的问题。无法检查给定类型的语义是什么。确保整体安全使用是

Setting

用户的责任。

Setting

的职责只是线程安全地获取和设置一些值。