最近看到一本書，《C++併發程式設計實戰》，[美] Anthony Williams 著，裡面有談及執行緒安全容器的設計及實現程式碼，本人覺得這樣的設計有點問題，問題還是比較明顯的，寫在這裡，供讀者自己思考吧。 

    關於程式碼，可以在這裡下載： https://www.manning.com/books/c-plus-plus-concurrency-in-action

                        或者從本壇部落格中檢視：http://blog.csdn.net/liuxuejiang158blog/article/details/17301739

    這裡只挑選關鍵幾個我認為設計不妥當的地方;

   listing_6.3.cpp  一個執行緒安全的佇列實現樣例. 其中

1.      void push(T new_value)
2.      {
3.         std::shared_ptr<T> data(
4.             std::make_shared<T>(std::move(new_value)));
5.         std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
6.         data_queue.push(data);
7.         data_cond.notify_one();
8.      }

    評述：首先，非常明顯，不應該使用物件作形參，至少應該是一個引用吧，減少一次由實參到形參的拷貝構造，以提高效能;
                其次，函式內部使用make_shared， 這又使得型別T又構造了一次， 並呼叫了T的move構造;                <Effective C++> 裡，條款20：寧以pass-by-reference-to-const 替換 pass-by-value 講的也是這個。
     改進辦法:
              執行緒安全的容器，我個人認為不應該存入T的例項，而應該存放指向一個例項的shared_ptr, 或者甚至是unique_ptr;
              其實，書裡的設計也是存放shared_ptr，不明白作者為何介面卻是Vale。  

    listing_6.11.cpp --一個執行緒安全Map的實現。

1.       Value value_for(Key const& key,Value const& default_value) const
2.         {
3.             boost::shared_lock<boost::shared_mutex> lock(mutex);
4.             bucket_iterator const found_entry=find_entry_for(key);
5.             return (found_entry==data.end())?
6.                 default_value : found_entry->second;
7.         }

      評述：
           這裡是設計為一個執行緒安全map容器；這個函式是根據Key查詢存在容器中的物件，找到了則返回，找不到則返回一個預設值。            我認為介面設計有瑕疵，很容易用錯。
           執行緒安全的容器，不只是容器本身具備執行緒安全，而更主要的是其管理物件(Object of Value )的執行緒安全，更確切地說也不是物件的執行緒安全，而是 物件所具的資料(因為資料可以被複制)，它代表的意義在多執行緒併發語義環境下的安全。 對於佇列類，對其管理物件(T)或許要求可以降低，而對於像map, list類，更要求T本身具備執行緒安全要求。 因為queue每次訪問T，都是pop出來，沒有線上程間共享，而map, list是提供了線上程間共享訪問功能的（如上面這個介面），也就是物件（及其資料）在多個執行緒內是共享的，這就要求該被管理物件必須具備執行緒安全性。
           這個介面的錯誤就在於，把內部物件是複製一份出去，外部使用的是一份拷貝的資料。如果執行緒A拷貝了一份，並對資料進行更改， 執行緒B線上程A沒有 更新進容器前又取了一份資料進行操作呢？            <Effective C++> 裡，條款18：讓介面容易被正確使用，不易被誤用。
     改進辦法：
           容器存入的應該是一個指向被管理物件shared_ptr， 查詢返回的也應該是share_ptr， 並要求被管理物件自身一定要滿足執行緒安全特性。 各執行緒通過shared_ptr指向共一個實體物件，使用其提供的執行緒安全的成員函式進行操作。
           如物件不具備執行緒安全，則可考慮unique_ptr，確保應用程序中只有一份資料，這在使用上會有一些不方便，傳入傳出都只能使用右值move操作，而且如果插入容器失敗，還要求插入的介面設計為再將unique_ptr傳回呼叫者， 否則物件會被釋構destory。雖然不便，不過安全。
    Bug 往往出在大意，其實並不是作者水平問題，其實，該書設計的執行緒安全容器裡存放還是share_ptr，出現以上不足，只能怪其信心太足，細心不夠。  再如DEV-C++， 這個IDE提供的自動生成的示例程式碼(Version 5.10): (new-->project-->console-->std::thread)， 這裡面有明顯的內容洩漏，程式碼如下。寫在最後，C++的陷阱還是挺多的，即使是出《C++併發實戰》的大牛，又或者是IDE示範程式碼，也有不小心中招的時候，所以，碼農們還是小心耕耘，仔細編碼，反覆推敲吧。 

1. // Please note that MinGW32 compilers currently do not support <thread>. Use MinGW64 builds like TDM-GCC instead.
2. #include <thread>
3. using std::thread;
4. #include <vector>
5. using std::vector;
6. #include <stdio.h>
7. struct ThreadItem {
8. char* result; // could've used stringstream too, but don't like their syntax
9. thread worker;
10. };
11. void* ThreadFunction(char** result) {
12. *result = new char[256];   // new 分配了記憶體, 卻沒有釋放
13. snprintf(*result,256,"Hello World from thread ID %d",
14. std::this_thread::get_id());
15. }
16. int main() {
17. // Get the amount of "processing units"
18. int n = std::thread::hardware_concurrency();
19. // Create array of threads
20. vector<ThreadItem> threadlist;
21. threadlist.resize(n);
22. // Spawn a thread for each core
23. for(int i = 0;i < n;i++) {
24. threadlist[i].worker = thread(ThreadFunction,&threadlist[i].result); // pass rand() as data argument
25. }
26. // Wait for them all to finish
27. for(int i = 0;i < n;i++) {
28. threadlist[i].worker.join();
29. }
30. // Present their calculation results
31. printf("Results:\n");
32. for(int i = 0;i < n;i++) {
33. printf("%s\n",threadlist[i].result);
34. }
35. }