C++智能指针线程安全多线程环境下使用-C++-PHP中文网

C++智能指针线程安全多线程环境下使用

P粉602998670

发布： 2025-08-21 10:01:01

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std::shared_ptr的引用计数线程安全，但多线程读写同一实例需同步；std::unique_ptr不支持共享，跨线程需转移所有权；std::weak_ptr的lock()线程安全，配合shared_ptr使用可避免循环引用；建议用锁或std::atomic保护指针变量操作，避免竞态。

c++智能指针线程安全多线程环境下使用

在多线程环境下使用C++智能指针时，线程安全问题需要特别注意。智能指针本身的行为是否线程安全，取决于具体类型以及使用方式。下面从常见智能指针（std::shared_ptr、std::unique_ptr、std::weak_ptr）的角度分析其在多线程中的安全性，并给出使用建议。

std::shared_ptr 的线程安全特性

std::shared_ptr 的线程安全规则有以下几点：

多个线程可以同时读取同一个 shared_ptr 对象（即只读操作是安全的）。
多个线程同时修改同一个 shared_ptr 对象（例如赋值、重置）是不安全的，需要外部同步（如互斥锁）。
多个 shared_ptr 实例指向同一个对象时，引用计数的增减是原子操作，因此引用计数本身是线程安全的。

也就是说，引用计数安全，但对象访问和指针本身的操作不自动安全。例如：

// 错误：多个线程同时修改同一个 shared_ptr 变量

std::shared_ptr<MyClass> ptr;
void thread_func() {
ptr = std::make_shared<MyClass>(); // 危险！未同步
}

正确做法是使用互斥锁保护对 shared_ptr 变量的写操作：

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std::shared_ptr<MyClass> ptr;
std::mutex mtx;
void thread_func() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
ptr = std::make_shared<MyClass>();
}

std::unique_ptr 的线程安全注意事项

std::unique_ptr 不支持拷贝，通常独占资源。在多线程中使用时注意：

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不能在多个线程间共享 unique_ptr 本身（除非转移所有权）。
如果一个线程拥有 unique_ptr，其他线程不应访问它，除非通过安全机制转移或释放。
跨线程传递 unique_ptr 时，应通过值传递或 std::move，并确保无竞态。

常见做法是用消息队列或条件变量配合 unique_ptr 实现资源传递，避免共享访问。

std::weak_ptr 配合 shared_ptr 使用

std::weak_ptr 通常用于打破 shared_ptr 的循环引用，在多线程中常与 shared_ptr 配合使用。

weak_ptr 的构造和复制是线程安全的（不影响引用计数）。
调用 lock() 获取 shared_ptr 时是线程安全的，因为引用计数增加是原子操作。
但多个线程同时调用同一个 weak_ptr 的 lock() 仍建议避免竞态，尤其是 weak_ptr 本身被修改时。

示例：

std::shared_ptr<MyClass> global_ptr;
std::weak_ptr<MyClass> weak;
void observer() {
  auto p = weak.lock(); // 安全：原子增加引用计数
  if (p) {
    p->do_something(); // 操作的是副本，安全
  }
}