std::map的只读操作是否线程安全

Question

我有一个std::map，用于将值（字段ID）映射到可读的字符串。在启动任何其他线程之前，该映射只初始化一次，并且此后不再修改。目前，我为每个线程提供其自己的该映射的副本，但这显然浪费了内存并减慢了程序启动速度。因此，我考虑给每个线程一个指向该映射的指针，但这会带来线程安全问题。

如果我只是使用以下代码从该映射中读取：

std::string name;
//here N is the field id for which I want the human readable name
unsigned field_id = N; 
std::map<unsigned,std::string>::const_iterator map_it;

// fields_p is a const std::map<unsigned, std::string>* to the map concerned.
// multiple threads will share this.
map_it = fields_p->find(field_id);
if (map_it != fields_p->end())
{
    name = map_it->second;
}
else
{
    name = "";
}

这个方法可行吗？或者在多个线程中读取std::map会出现问题吗？

备注：目前我正在使用Visual Studio 2008，但我希望这适用于大多数主要的STL实现。

更新：编辑了代码示例以解决const正确性问题。

- jilles de wit

Answer 1

只要您使用的映射表保持不变，这段代码就可以在多个线程中正常工作。事实上，您使用的映射表是不可变的，所以任何查找操作都会在一个不改变的映射表中进行。以下是相关链接：http://www.sgi.com/tech/stl/thread_safety.html。

引用: "SGI STL的实现仅在以下情况下具有线程安全性：对不同容器的同时访问是安全的，并且对共享容器的同时读取访问是安全的。如果多个线程访问单个容器，并且至少有一个线程可能进行写入，则用户需要确保在线程进行容器访问期间进行相互排斥。"

您属于“对共享容器的同时读取访问”类别。请注意：这仅适用于SGI的实现。如果您使用其他实现，请先检查其是否具有相同的特性。我了解到，STLPort具有内置的线程安全性。至于Apache实现，我不确定。

- laura

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注意：答案仅限于SGI STL实现。OP没有提到使用哪个。 - foraidt

我使用的是Visual Studio 2008附带的实现，但我正在寻找涵盖std :: map的一般答案，或者至少跨大多数实现（如果可能的话）。 - jilles de wit

请查看STL/CRL文档（适用于VS2008）：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb385954.aspx。在我看来，这对于VS2008实现来说是不可能不正确的：它使用平衡二叉树以及支持映射。但我相信他们在文档中一定有关于线程安全的注释。 - laura

我并不信服。仅仅因为没有人修改这个映射表并不一定意味着它是线程安全的。我们不知道对象内部的细节。可能会发生一些我们不知道的底层操作，比如缓存。(我曾经写过一个哈希表，它缓存了最近返回的键值对) - Edward Falk

Answer 2

应该没问题。 如果您想记录/强制只读行为，可以使用const引用。

请注意，即使您仅使用const方法（一个非常恶劣的实现可能会将树声明为可变的），也不能保证正确性（原则上，映射可以选择在调用find时重新平衡）。但是，在实践中，这似乎相当不可能。

- Useless

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我稍微更新了我的代码，使用了一个对映射表的常量引用和一个const_iterator。 - jilles de wit

@Useless：不一定。伸展树在查找期间更新树，这使得最近访问的元素更快地查找。 - Jørgen Fogh

好的观点，尽管理想情况下这样的映射不会提供const访问器，然后使其树可变。另外：重振旧话题的好方法！ :-) - Useless

在我看来，如果一个类被记录为非线程安全（更具体地说：没有被记录为线程安全），那么它可以采用非线程安全的方式实现其内部。 - Edward Falk

总的来说，您是完全正确的，这就是为什么我说不能保证正确性的原因。然而，我查看过的所有标准库实现中，都没有通过const访问器/迭代器来改变mutable实现细节。在红黑树中使用它们没有任何意义。我当然不知道是否有任何使用伸展树实现的std::map。 - Useless

Answer 3

是的，它是线程安全的。

有关std :: set相同问题的相关帖子，请参见：

C++ std :: set是否线程安全？

- RED SOFT ADAIR

Answer 4

针对 MS STL 实现

C++标准库中的线程安全性

以下线程安全规则适用于 C++ 标准库中的所有类——包括下面描述的 shared_ptr。有时会提供更强的保证——例如，标准 iostream 对象，如下所述，以及专门用于多线程的类型，如 .

一个对象在多个线程中进行读取是线程安全的。例如，给定一个对象 A，从线程 1 和线程 2 同时读取 A 是安全的。

- Bogdan Vasilescu