在C++中，互斥锁保护数据的副本会被优化掉吗？

Question

在 C++ 中，互斥锁保护数据的副本是否会被优化掉？

我想制作受保护数据的快照，并在互斥锁之外读取它。不过，这个副本是否会得到优化，让我要么读取互斥体内部的原始受保护数据（对性能不利），或更糟糕，读取互斥体外部的原始受保护数据（不安全）？

话题1

while (1)
{
  my_mutex.lock();
  data = ... /* Modifications to the data. */
  my_mutex.unlock();
  
  ... /* Unrelated stuff. */
}

话题2

while (1)
{
  my_mutex.lock();
  snapshot = data; /* Take a snapshot of the protected data. */
  my_mutex.unlock();
  
  ... /* Read various things in the snapshot. */
}

Answer 1

互斥锁上的锁定和解锁操作充当内存屏障。在锁定之前或解锁之后，任何对象的读取或写入都不能重新排序。所以代码是安全的。

（一个例外是具有本地作用域的对象，其地址尚未传递到函数外部，因此没有其他线程可能同时访问它。）

从技术上讲，副本可以被优化，例如，如果您从未读取存储到

snapshot

中的值。编译器无法将

data

的读取移到临界区之外，但如果可以证明没有必要，它可以完全跳过读取。

还允许编译器从临界区内的

data

进行多次读取；这不会引入数据竞争，除非已经存在数据竞争。也许这对性能不利，但它是一致的； C++ 标准通常不强制要求性能。如果您的编译器生成次优代码，您必须直接处理它们。