0

0

c++的std::call_once和std::once_flag有什么用? (线程安全初始化)

尼克

尼克

发布时间:2026-01-13 15:00:12

|

860人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::call_once 通过原子操作与状态机确保回调函数全局仅执行一次,抢到执行权的线程运行函数,其余线程等待完成即返回;std::once_flag 必须为静态或全局以保证唯一性,抛异常后永久标记失败且不重试。

c++的std::call_once和std::once_flag有什么用? (线程安全初始化)

std::call_once 为什么能保证只执行一次

它配合 std::once_flag 使用,确保传入的函数(或可调用对象)在整个程序生命周期内**对所有线程而言最多执行一次**。底层通过原子操作 + 内部状态机实现,不是靠简单加锁阻塞所有线程,而是让“抢到执行权”的线程真正运行函数,其余线程等待其完成后再直接返回。

常见错误是误以为多次调用 std::call_once 就会多次触发初始化 —— 实际上只要 std::once_flag 是同一个对象,哪怕在 100 个线程里各调一次,也只会有其中一个线程执行回调函数

  • std::once_flag 必须是静态存储期或全局/类静态成员;局部自动变量的 std::once_flag 每次函数调用都新建,失去“唯一性”语义
  • 回调函数若抛异常,std::call_once 会把该 std::once_flag 置为“已失败”状态:后续调用仍会立即返回,但不会重试 —— 这点和 pthread_once 不同
  • 不支持传递参数给回调函数(除非用 lambda 捕获,但注意捕获对象的生命周期)

std::once_flag 的声明位置决定线程安全范围

std::once_flag 本身是 trivially destructible、无构造/析构开销的类型,但它必须和要保护的资源有明确的生命周期绑定关系。声明位置错了,线程安全就形同虚设。

struct LazyInit {
    static std::once_flag flag;
    static std::unique_ptr resource;

    static SomeHeavyResource& get() {
        std::call_once(flag, []{
            resource = std::make_unique();
        });
        return *resource;
    }
};

上面是正确用法:flag 和 resource 都是静态的,初始化逻辑只跑一次,且对所有线程可见。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

SolidPoint
SolidPoint

Youtube视频总结器,快速将Youtube长视频压缩成文字摘要

下载
  • 如果把 std::once_flag 声明在函数内部(非 static),每次调用函数都会生成新 flag,每个线程都可能执行初始化 —— 完全失去保护意义
  • 如果 flag 是某个对象的非静态成员,那每个对象实例都有自己的一套 flag,初始化是 per-object 的,不是全局单例级的
  • 不能用 std::move 或赋值操作转移 std::once_flag:它不可复制、不可移动,只能默认构造

和 std::mutex + 手动双重检查锁比有什么优势

手动写双重检查锁(DCLP)容易出错:C++11 之前因内存模型不明确导致重排序问题;即使 C++11 后,仍需谨慎使用 std::atomic 和 memory_order,稍有不慎就会引发未定义行为。而 std::call_once 把这些细节全封装好了,语义清晰、不易出错。

  • 性能上,std::call_once 在“已初始化后”的路径是纯原子读(通常编译为单条 ldarmov),比 mutex 的 lock/unlock 开销小得多
  • 可读性高:看到 std::call_once 就知道这是“一次性初始化”,不用逐行分析锁粒度和条件判断逻辑
  • 无需担心 static local variable 的初始化顺序问题(比如跨 translation unit 的初始化依赖),因为它是显式控制的

替代方案:C++11 起 static local 变量其实更常用

对于大多数单例式初始化场景,直接用 static local 变量更简洁:

SomeHeavyResource& get_resource() {
    static SomeHeavyResource instance;
    return instance;
}

它的初始化天然线程安全(C++11 标准保证),且自动管理生命周期。但注意它和 std::call_once 的关键区别

  • static local 初始化失败时会重复尝试(抛异常 → 下次再进函数又试),而 std::call_once 失败后永远不重试
  • static local 无法延迟到首次调用之外的时机(比如等某个配置加载完才初始化),std::call_once 可以放在任意逻辑分支里
  • static local 无法用于 non-trivial 类型的数组、或需要带参数构造的情况(除非用指针 + new,那就回到手动管理)

所以真要用 std::call_once,通常是需要精确控制初始化时机,或者初始化逻辑复杂、可能失败且不想重试的场景。

相关专题

更多
resource是什么文件
resource是什么文件

Resource文件是一种特殊类型的文件,它通常用于存储应用程序或操作系统中的各种资源信息。它们在应用程序开发中起着关键作用,并在跨平台开发和国际化方面提供支持。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

147

2023.12.20

lambda表达式
lambda表达式

Lambda表达式是一种匿名函数的简洁表示方式,它可以在需要函数作为参数的地方使用,并提供了一种更简洁、更灵活的编码方式,其语法为“lambda 参数列表: 表达式”,参数列表是函数的参数,可以包含一个或多个参数,用逗号分隔,表达式是函数的执行体,用于定义函数的具体操作。本专题为大家提供lambda表达式相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

204

2023.09.15

python lambda函数
python lambda函数

本专题整合了python lambda函数用法详解,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

190

2025.11.08

Python lambda详解
Python lambda详解

本专题整合了Python lambda函数相关教程,阅读下面的文章了解更多详细内容。

41

2026.01.05

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

480

2023.08.10

php与html混编教程大全
php与html混编教程大全

本专题整合了php和html混编相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

1

2026.01.13

PHP 高性能
PHP 高性能

本专题整合了PHP高性能相关教程大全,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

5

2026.01.13

MySQL数据库报错常见问题及解决方法大全
MySQL数据库报错常见问题及解决方法大全

本专题整合了MySQL数据库报错常见问题及解决方法,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

6

2026.01.13

PHP 文件上传
PHP 文件上传

本专题整合了PHP实现文件上传相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

5

2026.01.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Django 教程
Django 教程

共28课时 | 3万人学习

Excel 教程
Excel 教程

共162课时 | 11.6万人学习

SciPy 教程
SciPy 教程

共10课时 | 1.1万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号