GCC 原子 shared_ptr 实现

Question

根据 https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=57250，GCC 4.9 支持原子 shared_ptr 操作。

使用 GCC 4.9.2，我能够编译一个使用 atomic shared_ptr 的程序。 -mcx16 标志是必需的，因为 x86_64 上的 GCC 实现显然需要 cmpxchg16b，这是有道理的，因为我假设 shared_ptr 上的原子操作需要原子更新同时指针本身和引用计数。

然而，当我尝试实际使用原子 shared_ptr 库时，它的行为并不像我预期的那样。所以，要么我没有正确使用它，要么 GCC 实现有缺陷。大多数时候，我有 99% 的把握认为我只是做错了，但由于这是一个相对较新的功能，而且行为看起来很奇怪，所以我只有大约 50% 的把握认为这是我的错案例.

这是一个简单的程序，它创建一个原子 shared_ptr，然后在 shared_ptr:

上执行一系列并发读写

void test()
{
        std::atomic<std::shared_ptr<int>> p(std::shared_ptr<int>(new int(10)));

        std::cout << "Use count : " << p.load().use_count() << std::endl;
        std::cout << "Initial value of p : " << *(p.load()) << std::endl;

        std::vector<std::thread> threads;
        const std::size_t num_threads = 8;

        for (std::size_t i = 0; i != num_threads; ++i)
        {
                threads.emplace_back([&p, i](){

                        std::shared_ptr<int> x = p.load();
                        while (!p.compare_exchange_weak(
                                x,
                                std::shared_ptr<int>(new int(i + 5))
                        )) ;
                });
        }

        for (auto& t : threads) t.join();

        std::cout << "Use count : " << p.load().use_count() << std::endl;
        std::cout << "Final value of p : " << *(p.load()) << std::endl;
}

当我编译和运行时，输出是：

~$ g++ test2.cpp -o test2 -std=c++11 -lpthread -mcx16
~$ ./test2
Use count : 1
Initial value of p : 0
Use count : 0
Final value of p : 0

但是这个输出对我来说毫无意义。首先，在将原子 shared_ptr 初始化为值 10 之后，当我加载它并读取初始值时（在生成任何线程之前），我得到一个 0。其次，在所有线程加入后，该值仍然是 0，即使没有线程可能将其设置为 0。最奇怪的是，线程加入后，shared_ptr 的 use_count() 变成了 0！然而原子 shared_ptr 对象仍在范围内，因此使用计数应该是 1。

我很确定这里的 GCC 实现是有缺陷的，但是根据我在上面发布的 link，GCC 4.9 有一个完整的原子 shared_ptr 实现，并且...

~$ gcc --version
~$ gcc (Debian 4.9.2-10) 4.9.2

所以...这里到底发生了什么？我想得到某种确认，即这里的 GCC 4.9.2 实现存在缺陷或不完整，或者我完全 wrong/confused 关于如何使用 atomic shared_ptr.

Answer 1

"atomic shared_ptr operations" 指的是 shared_ptr 的免费 std::atomic_(store|load|exchange|compare_exchange_strong|compare_exchange_weak)(_explicit)? 函数模板，记录在案 here。 GCC 直到 5 才拥有它们。（有趣的事实：它的实现实际上在引擎盖下使用了一个包含 16 个互斥锁的全局数组。）

在 std::shared_ptr 上实例化 std::atomic 会导致未定义的行为，因为 std::atomic 需要一个简单的可复制类型。

并发TS有std::experimental::atomic_shared_ptr.

GCC 原子 shared_ptr 实现

GCC atomic shared_ptr implementation

c++

multithreading

gcc

shared-ptr

stdatomic