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c++ - 如何以线程安全的方式初始化 C++ 全局互斥锁

问题描述

尝试使用函数静态互斥锁来使代码线程安全。问题不在于所有编译器都以线程安全的方式初始化函数静态变量。

void Initialize()
{
  static Mutex L;   // can't be initialized at compile time because constructor calls CreateMutex()
  L.Lock()
  // call thread unsafe code
  L.Unlock()
}

以下是已经考虑的解决方案：

  1. 在全局范围内声明 Mutex，以便在 main() 之前进行初始化。不幸的是，当有一个全局变量的构造函数调用 Initialize() 时，这不起作用，因为在 C++ 中，不能保证全局变量的初始化顺序

  2. 使用原子操作

void Initialize() { static volatile uint16_t lock=0; // trivial initialization can happen @ compile time while (AtomicExchange(lock,(uint16_t)1)!=0); // swap lock with 1 and return previous value // call thread unsafe code lock=0; }

这可行，但有忙等待的缺点

  1. 使用 pthread 的编译时初始化程序

    pthread_mutex_t 锁定 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER；

不幸的是，这是针对 Windows 的，我们试图避免使用 pthread

欣赏可移植的解决方案。我知道在 C++ 2011 中，函数静态初始化是线程安全的，但我们避免使用 C++ 2011，因为某些嵌入式平台可能不可靠的 C++ 2011 支持。

标签： c++multithreadingstaticinitializationmutex

解决方案

IMO 解决您的问题的方法是使用漂亮的反制成语。这个成语在这里有很好的描述：https ://en.wikibooks.org/wiki/More_C%2B%2B_Idioms/Nifty_Counter 。

使用这个习惯用法std::cout, std::cerr，std::clog流被初始化。唯一的要求是您需要正确计算创建类型的对齐方式。使用该对齐方式，您需要创建一个全局缓冲区。使用该缓冲区，可以创建具有放置新运算符的所需类型的实例。Boost 和 Modern C++ (>= C++11) 有(std|boost)::aligned_storage模板类来为你创建一个正确对齐的缓冲区。请参阅：

现代版本的 C++ 具有alignof运算符，可用于计算特定类型的对齐方式。在 boost 中，您需要使用类型特征alignment_of：https ://www.boost.org/doc/libs/1_69_0/libs/type_traits/doc/html/boost_typetraits/reference/alignment_of.html 。alignment_of类型特征也是现代 C++ 中 STL 的一部分，但在这种特殊情况下，alignof运算符更易于使用。

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