shared_ptr и потокобезопасность

Использование шареного указателя для менеджмента ресурсов в многопоточных приложениях де-факто - стандарт. Ничего другого адекватного нет для совместного использования ресурсов несколькими потоками одновременно. Есть конечно глобальные объекты, но это практически всегда зло и не очень хочется с этим связываться. И возникает вопрос - а безопасно ли использоваться std::shared_ptr в многопоточном контексте?

Тут есть на самом деле, о чем порассуждать. Потому что размножение вашего объекта и чтение его данных - thread-safe. С чтением все понятно, никто ничего не меняет, поэтому и гонок быть не может. Но вот размножение почему? Дело в атомарном счетчике ссылок. Каждый вызов конструктора и деструктора инкрементирует или декрементирует общий для всех объектов указателя счетчик ссылок. Однако эти операции выполняются атомарно. То есть ни один поток не может увидеть промежуточный результат таких операций. Поэтому размножение и смерть объектов умного указателя - потокобезопасны..

Но вряд ли часто появляются кейсы, когда везде с собой нужно таскать объект, который никто не будет изменять. Потоки для того и работают с общими данными, чтобы и читать их, и изменять.

Ну и конечно, шаренный указатель не предоставляет из коробки потокобезопасное использование объектов, на которые он указывает. Тут работает один из базовых принципов С++ - не плати за то, чем не пользуешься. Потокобезопасность - это всегда дополнительные расходы памяти и производительности. И внедрение этой фичи замедлило бы приложения, которые этой фичей не пользовались.

Так что вызов изменяющих методов объектов, для которых не позаботились о их безопасности, в разных тредах - гарантированные трудноотловмые многопоточные проблемы. Какие? Да вообще любые. Пусть вы храните какую-нибудь мапу и передаете ее везде в виде шаред поинтера. Как только к эту мапу захочет записать какой-нибудь поток, начнет это делать и через писечную долю секунды придет читающий поток, то он увидит данные в неконсистентном состоянии. Только что на ваших глазах произошла так называемая гонка данных. И это самая тривиальная проблема. Баги могут быть намного более изощренными.

Поэтому критически важно синхронизировать доступ потоков для объектов, которые будут использоваться множеством потоков.

Stay safe. Stay cool.

#concurrency #cpp11