0

0

C++中std::shared_ptr如何实现延迟初始化_C++智能指针双重检查锁模式【安全】

穿越時空

穿越時空

发布时间:2026-02-06 01:59:17

|

247人浏览过

|

来源于php中文网

原创

c++中std::shared_ptr如何实现延迟初始化_c++智能指针双重检查锁模式【安全】

std::shared_ptr 本身不支持延迟初始化,必须手动封装

标准库std::shared_ptr 是一个裸指针包装器,构造时就完成资源获取(如调用 new 或工厂函数),它不内置“首次访问才创建”的逻辑。所谓“延迟初始化”,本质是业务逻辑层的责任,不是智能指针的职责。

常见误用是试图在多线程中直接对 std::shared_ptr 成员变量做“判空 + 构造”操作,这会引发竞态——两个线程同时看到空指针、同时执行 new,导致资源重复创建或泄漏。

正确做法是把延迟逻辑抽出来,配合同步机制(如 std::call_once 或互斥锁)控制初始化时机。

用 std::call_once 实现线程安全的延迟初始化(推荐)

std::call_once 是 C++11 提供的轻量级一次性初始化原语,比手写双重检查锁(DCLP)更简洁、更不易出错,且无内存序陷阱。

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 它内部已处理了内存屏障和原子状态,无需手动写 std::atomicstd::memory_order
  • 初始化函数只执行一次,即使多个线程同时进入,也只有一个成功执行,其余阻塞等待完成
  • 配合 std::shared_ptr 的线程安全赋值(operator=shared_ptr 对象本身是线程安全的),可安全发布共享对象

示例:

BetterYeah AI
BetterYeah AI

基于企业知识库构建、训练AI Agent的智能体应用开发平台,赋能客服、营销、销售场景 -BetterYeah

下载
class ResourceManager {
    mutable std::shared_ptr resource_;
    mutable std::once_flag init_flag_;

public:
    std::shared_ptr get_resource() const {
        std::call_once(init_flag_, [this] {
            resource_ = std::make_shared();
        });
        return resource_;
    }
};

为什么不该手写双重检查锁(DCLP)?

虽然 DCLP 在 Java 中常见,但在 C++ 中极易写出有缺陷的版本,尤其涉及 std::shared_ptr 时:

  • 漏掉内存序约束:未用 std::memory_order_acquire/std::memory_order_release,可能导致指针可见性问题(一个线程看到非空指针,但指向未完全构造的对象)
  • std::shared_ptr 的赋值不是原子操作:它涉及引用计数更新和指针写入,不能仅靠 if (ptr == nullptr) 判断就跳过锁
  • 编译器重排风险:若未用 std::atomic 包装指针或显式 barrier,构造函数内联、指令重排都可能破坏初始化顺序

即便写对,代码复杂度远高于 std::call_once,且无性能优势——现代实现中 std::call_once 在首次调用后几乎无开销。

std::shared_ptr 的线程安全边界必须分清

很多人混淆了“shared_ptr 对象本身”和“它所管理的对象”的线程安全性:

  • std::shared_ptr 对象的拷贝/赋值/析构是线程安全的(引用计数增减原子)
  • 但多个 shared_ptr 实例指向的同一对象,其内部数据访问仍需用户自行加锁
  • 延迟初始化场景下,你保护的是“谁来执行构造 + 谁来首次赋值”,不是“谁来读这个指针”

所以 get_resource() 返回拷贝是安全的;但若返回引用或原始指针(.get()),后续对该对象的读写仍需额外同步。

最易被忽略的一点:延迟初始化的“延迟”是有代价的——每次调用都要走一次 std::call_once 的路径判断(尽管首次后极快)。如果该函数被高频调用(如内层循环),且初始化早已完成,应考虑缓存结果或改用静态局部变量(C++11 起保证线程安全初始化)。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
if什么意思
if什么意思

if的意思是“如果”的条件。它是一个用于引导条件语句的关键词,用于根据特定条件的真假情况来执行不同的代码块。本专题提供if什么意思的相关文章,供大家免费阅读。

794

2023.08.22

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。

609

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

279

2025.12.24

java多线程相关教程合集
java多线程相关教程合集

本专题整合了java多线程相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

21

2026.01.21

C++多线程相关合集
C++多线程相关合集

本专题整合了C++多线程相关教程,阅读专题下面的的文章了解更多详细内容。

23

2026.01.21

空指针异常处理
空指针异常处理

本专题整合了空指针异常解决方法,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

22

2025.11.16

微信网页版文件传输助手教程合集
微信网页版文件传输助手教程合集

本专题整合了微信网页版文件传输助手教程、入口等等内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

15

2026.02.04

微信文件过期恢复教程
微信文件过期恢复教程

本专题整合了微信文件过期恢复方法、技巧教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

10

2026.02.04

抖音网页版入口与视频观看指南 抖音官网视频在线访问
抖音网页版入口与视频观看指南 抖音官网视频在线访问

本专题汇总了抖音网页版的入口链接、官方登录页面以及视频观看入口,帮助用户快速访问抖音网页版,提供免登录访问方式和直接进入视频播放页面的方法,确保顺利浏览和观看抖音视频。

93

2026.02.04

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
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 3.3万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 8.6万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 58.2万人学习

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