通过复制和交换分配与两个锁分配

Question

借用 Howard Hinnant 的示例并修改它以使用复制和交换，这个op=线程安全吗？

struct A {
  A() = default;
  A(A const &x);  // Assume implements correct locking and copying.

  A& operator=(A x) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock_data (_mut);
    using std::swap;
    swap(_data, x._data);
    return *this;
  }

private:
  mutable std::mutex _mut;
  std::vector<double> _data;
};

我相信这是线程安全的（记住 op= 的参数是按值传递的），我能找到的唯一问题是隐藏的问题：复制因子。然而，允许复制赋值但不允许复制构造的类很少见，因此在两种替代方案中都同样存在该问题。

鉴于自分配非常罕见（至少对于这个例子），如果发生的话我不介意额外的副本，考虑这个 != &rhs 的潜在优化可以忽略不计或者悲观。与最初的策略（如下）相比，还有其他理由选择或避免它吗？

A& operator=(A const &rhs) {
  if (this != &rhs) {
    std::unique_lock<std::mutex> lhs_lock(    _mut, std::defer_lock);
    std::unique_lock<std::mutex> rhs_lock(rhs._mut, std::defer_lock);
    std::lock(lhs_lock, rhs_lock);
    _data = rhs._data;
  }
  return *this;
}

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顺便说一句，我认为这至少对于这个类来说简洁地处理了复制构造函数，即使它有点迟钝：

A(A const &x) : _data {(std::lock_guard<std::mutex>(x._mut), x._data)} {}

Answer 1

我相信你的作业是线程安全的（当然假设课堂之外没有参考文献）。它相对于 const A& 变体的性能可能取决于 A。我认为对于许多 A 来说，您的重写速度即使不是更快，也同样快。我拥有的最大的反例是 std::vector （以及类似的类）。

std::vector 具有不参与其值的容量。如果左侧相对于右侧有足够的容量，那么重用该容量，而不是把它扔给临时设备，可以是性能上的胜利。

例如：

std::vector<int> v1(5);
std::vector<int> v2(4);
...
v1 = v2;

在上面的示例中，如果 v1 保留其容量来进行分配，则可以在不进行堆分配或释放的情况下完成分配。但如果向量使用交换习惯用法，那么它会进行一次分配和一次释放。

我注意到，就线程安全而言，两种算法都锁定/解锁两个锁。尽管交换变体避免了同时锁定它们的需要。我相信平均而言，同时锁定两者的成本很小。但在竞争激烈的用例中，它可能会成为一个问题。