C++线程之间的内存共享

Question

C++线程之间的内存共享

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我刚接触C++中的多线程，并且试图清楚地了解线程之间内存如何共享/不共享。我正在使用C++11的std::thread。

根据我在其他SO问题上阅读到的信息，堆栈内存只属于一个线程，而堆内存是在线程之间共享的。因此，从我对堆栈和堆的理解来看，以下应该是正确的：

#include <thread>
using namespace std;

class Obj {
public:
    int x;
    Obj(){x = 0;}
};

int main() {
    Obj stackObj;
    Obj *heapObj = new Obj();
    thread t([&]{
        stackObj.x++;
        heapObj->x++;
    });
    t.join();
    assert(heapObj->x == 1);
    assert(stackObj.x == 0);
}

如果我搞砸了很多东西，请原谅，lambda语法对我来说非常新。但是希望我尝试做的事情是连贯的。这样会按照我的预期执行吗？如果不是，我有什么误解吗？

- Michael Dorst

前提有点错误。堆栈内存不是线程本地的，它可以在线程之间共享。 - juanchopanza

请查看此链接以获取更详细的答案：http://candrews.net/blog/2011/07/understanding-c-0x-lambda-functions/ - 因为您使用了[&]，所有变量都是按引用传递的，因此两个计数器都将为1。如果您使用了[=]，则会成功断言。 - Dark Falcon

@juanchopanza 我的错，我知道线程本地有一个特定的含义（尽管我不完全确定是什么），所以我改变了我的问题。这就是“前提”的问题吗？ - Michael Dorst

问题在于堆栈内存不属于一个线程，它可以被任意数量的线程访问。 - juanchopanza

2个回答

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我同意James McNellis的观点，heapObj->x和stackObj.x将会是1。

此外，这段代码之所以仅仅能够工作，是因为你在启动线程后立即进行了join。如果你在线程运行时做更多的工作，异常可能会展开堆栈，导致新线程的stackObj无效。这就是为什么即使在技术上是可能的情况下，共享线程间的堆栈内存也是一个坏主意。

- japreiss

谢谢你的提醒，但是你说的话对我来说并没有太多意义。"unwinding the stack" 到底是什么意思，为什么会发生这种情况呢？ - Michael Dorst

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当C++程序抛出异常时，运行时会调用当前堆栈帧中每个对象的析构函数，然后弹出该帧并重复此过程，直到捕获异常。https://dev59.com/bnE95IYBdhLWcg3wY8_6 - japreiss

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- James McNellis · Accepted Answer

内存就是内存。在C++中，对象占据着内存中的某个位置；该位置可以位于堆栈或堆上，也可以是静态分配的。对象所在的位置并不重要：任何拥有对该对象引用或指针的线程都可以访问该对象。如果两个线程都有对该对象的引用或指针，则两个线程都可以访问它。

在您的程序中，通过构造一个std::thread来创建一个工作线程，并执行您提供的lambda表达式。因为您使用了[&]引用默认值捕获stackObj和heapObj，所以该lambda表达式引用了这两个对象。

这些对象都位于主线程的堆栈上（请注意，heapObj是一个指向位于堆上的动态分配对象的指针类型对象，而该指针位于主线程的堆栈上）。没有复制这些对象；相反，您的lambda表达式引用这些对象。它直接修改stackObj并间接修改heapObj指向的对象。

在主线程与工作线程合并后，heapObj->x和stackObj.x的值都为1。

如果您使用了值捕获默认值（[=]），则lambda表达式会复制 stackObj和heapObj。lambda表达式中的stackObj.x++将增加副本，而您在main()中声明的stackObj将保持不变。

如果您按值捕获heapObj，那么只会复制指针本身，因此尽管使用了指针的副本，但它仍指向相同动态分配的对象。表达式heapObj->x++将对该指针进行解引用，得到通过new Obj()创建的Obj并增加其值。然后在main()结束时，您会观察到heapObj->x已经增加。（请注意，为了修改按值捕获的对象，lambda表达式必须声明为mutable。）