Question

我有一个容器（C ++），我需要以两种方式操作，来自不同的线程：1）添加和删除元素，以及2）遍历其成员。显然，在迭代发生时删除元素=灾难。代码看起来像这样：

class A
{
public:
   ...
   void AddItem(const T& item, int index) { /*Put item into my_stuff at index*/ }
   void RemoveItem(const T& item) { /*Take item out of m_stuff*/ }
   const list<T>& MyStuff() { return my_stuff; } //*Hate* this, but see class C
private:
   Mutex mutex; //Goes in the *Item methods, but is largely worthless in MyStuff()
   list<T> my_stuff; //Just as well a vector or deque
};
extern A a; //defined in the .cpp file

class B
{
   ...
   void SomeFunction() { ... a.RemoveItem(item); }
};

class C
{
   ...
   void IterateOverStuff()
   {
      const list<T>& my_stuff(a.MyStuff());
      for (list<T>::const_iterator it=my_stuff.begin(); it!=my_stuff.end(); ++it)
      {
          ...
      }
   }
};

同样，B::SomeFunction()和C::IterateOverStuff()被异步调用。我可以使用什么数据结构来确保在迭代期间my_stuff被“保护”以添加或删除操作？

Answer 1

听起来需要reader/writer lock。基本上，这个想法是你可能有一个或多个读者 OR 一个作家。你永远不能同时拥有读写锁。

编辑：我认为适合您设计的使用示例包括进行一些小改动。将“iterate”函数添加到拥有列表的类中并使其模板化，以便您可以传递函数/函数来定义要为每个节点执行的操作。像这样的东西（快速和脏的伪代码，但你明白了......）：

class A {
public:
    ...
    void AddItem(const T& item, int index) {
        rwlock.lock_write();
        // add the item
        rwlock.unlock_write();
    }

    void RemoveItem(const T& item) {
        rwlock.lock_write();
        // remove the item
        rwlock.unlock_write();
    }

    template <class P>
    void iterate_list(P pred) {
        rwlock.lock_read();
        std::for_each(my_stuff.begin(), my_stuff.end(), pred);
        rwlock.unlock_read();
    }

private:
    rwlock_t rwlock;
    list<T> my_stuff; //Just as well a vector or deque
};


extern A a; //defined in the .cpp file

class B {
    ...
    void SomeFunction() { ... a.RemoveItem(item); }
};

class C {
    ...

    void read_node(const T &element) { ... }

    void IterateOverStuff() {
        a.iterate_list(boost::bind(&C::read_node, this));
   }
};

另一个选项是使读取器/写入器锁可公开访问，并让调用者负责正确使用锁。但这更容易出错。

Answer 2

恕我直言，在数据结构类中使用私有互斥体然后编写类方法是错误的，这样无论调用方法的代码是什么，整个事物都是线程安全的。完全和完美地完成这项工作所需的复杂性是最重要的。

更简单的方法是拥有一个公共（或全局）互斥锁，调用代码在需要访问数据时负责锁定。

Here是关于此主题的博客文章。

Answer 3

当您返回列表时，将其包含在一个类中，该类在其构造函数/析构函数中锁定/解锁互斥锁。

的内容

class LockedIterable {
public:
  LockedIterable(const list<T> &l, Mutex &mutex) : list_(l), mutex_(mutex)
  {lock(mutex);}
  LockedIterable(const LockedIterable &other) : list_(other.list_), mutex_(other.mutex_) {
    // may be tricky - may be wrap mutex_/list_ in a separate structure and manage it via shared_ptr?
  }
  ~LockedIterable(){unlock(mutex);}
  list<T>::iterator begin(){return list_.begin();}
  list<T>::iterator end(){return list_.end();}
private:
  list<T> &list_;
  Mutex &mutex_;
};

class A {
  ...
  LockedIterable MyStuff() { return LockedIterable(my_stuff, mutex); }  
};

棘手的部分是编写复制构造函数，以便您的互斥锁不必递归。或者只使用auto_ptr。

哦，读者/作者锁定确实是比mutex更好的解决方案。

如何以线程安全的方式迭代容器？

3 个答案: