如果生产者是单线程，依靠“use_count()”重用“shared_ptr”内存是否安全？

Question

这与这个未回答的问题有点相似，但稍微具体一些。

在我的应用程序中，我有一个生产者线程，它生成对象以供其他线程使用。可以安全地假设该线程是唯一创建这些对象的线程。

我希望能够在所有其他消费者线程使用完该对象后重用该对象。

最初我认为，如果生产者将保存所有创建的对象，如果它们的引用计数为1，则可以重用它们。但似乎

std::shared_ptr<T>::use_count

可能不够可靠，无法确定这一点，因为它使用的是弱内存访问（为什么？）。

我有一个测试应用程序，我注意到有时

use_count

可能仍然返回 > 1，即使其他消费者已经完成了该对象（或者这可能是我这边的软件错误）。

问题：

• 在这种情况下，依赖

  use_count

  等于 1 是一种安全的方法吗？
• 如果不安全，为什么？
• 此用例有哪些更好的替代方案？

Answer 1

use_count

在多线程场景中不可靠，它不是原子的。确实是超级不靠谱。如果在重用之前绝对有必要将引用计数设置为 1，请研究 std::atomic 共享指针，或专门用于检查引用计数的某种互斥功能。

Answer 2

不，这不安全。

use_count

是一个非常有问题的函数，只能用作粗略的近似值。 [util.smartptr.shared.obs]

shared_ptr::use_count

中的标准注释：

当多个线程可能影响

use_count()

的返回值时，结果是近似的。 特别是，

use_count() == 1

并不意味着通过先前销毁的

shared_ptr

进行的访问在任何意义上都已完成。

这些问题是由于缺乏同步造成的。在实践中，问题是：

删除

use_count

中对

unique

和

shared_ptr

的“仅调试”限制引入了一个错误：为了使

unique

产生有用且可靠的值，它需要一个同步子句来确保先前的访问通过另一个引用对

unique

的成功调用者可见。许多当前的实现使用宽松的负载，并且不提供这种保证，因为标准中没有说明。对于调试/提示使用来说，这是可以的。如果没有它，规范就不清楚且具有误导性。

- P0521：CA 14 的拟议决议 (

shared_ptr

use_count

/

unique

)

您会受到这些问题的影响，即使只有一个线程生成新的

std::shared_ptr

对象，缺乏同步也会阻止您确定地声明唯一所有权。

有什么更好的选择？

在您的情况下，只有一个线程实际生成

std::shared_ptr

对象并增加引用计数。 您还让它听起来像是该线程执行一些后处理，因此永远不会在其他线程之前终止。

这听起来像该线程实际上具有唯一的所有权，并且可以使用

std::unique_ptr

代替。所有其他线程都可以被赋予一个非拥有的原始指针。 要跟踪有多少线程可以访问指针，您可以使用原子计数器，例如

std::atomic_int

，当线程启动/加入时，它会递增/递减（使用

std::memory_order::acq_rel

）。

您还可以使用

std::latch

或其他一些计数机制来跟踪有多少线程放弃了对所指向对象的引用。一旦所有线程都通过闩锁，只有一个线程会访问它。