Question

我在某处读到单例是线程不安全的。我试图理解为什么会这样。如果我有这样的单例对象：

class singleton final
{
public:
    static singleton& instance()
    {
        static singleton unique;
        return unique;
    }
private:
    singleton() = default;
    singleton(singleton const&) = delete;
    singleton& operator=(singleton const&) = delete;
};

如果我有这样的代码：

singleton *p1, *p2;

auto t1 = std::thread([] { p1 = &singleton::instance(); });
auto t2 = std::thread([] { p2 = &singleton::instance(); });

t1.join();
t2.join();

p1和p2是否可以指向两个不同的singleton个实例？如果unique为static，则其＆＃34;静态＆＃34;性质在完全初始化之前不会生效？如果是这样，是否意味着可以同时访问静态对象的初始化，从而允许创建多个静态对象？

Answer 1

在C ++ 98/03中一个本地静态文件：

X& instance()
{
    static X x;
    return x;
}

意味着您的代码会执行以下操作：

bool __instance_initialized = false;
alignas(X) char __buf_instance[sizeof(X)];
// ...
X& instance()
{
    if (!__instance_initialized)
    {
        ::new(__buf_instance) X;
        __instance_initialized = true;
    }
    return *static_cast<X*>(__buf_instance);
}

编辑提供＆＃34; __＆＃34; - 前缀名称。

但是在上面的代码中，没有任何东西阻止两个线程同时进入if，并且两个线程都试图同时构造X。编译器可能会尝试通过编写来解决这个问题：

bool __instance_initialized = false;
alignas(X) char __buf_instance[sizeof(X)];
// ...
X& instance()
{
    if (!__instance_initialized)
    {
        __instance_initialized = true;
        ::new(__buf_instance) X;
    }
    return *static_cast<X*>(__buf_instance);
}

但是现在有一个线程可以将__instance_initialized设置为true并开始构造X，并且第二个线程测试并跳过if，而第一个线程是还在忙着构建X。然后第二个线程会向其客户端显示未初始化的内存，直到第一个线程最终完成构建。

在C ++ 11中，语言规则被更改，以便编译器必须设置代码，使得第二个线程无法运行，也不会开始构造X，直到第一个线程成功完成构造。这可能意味着第二个线程必须等待任意时间才能继续...直到第一个线程完成。如果第一个线程在尝试构造X时抛出异常，则第二个线程将被唤醒并尝试构建它。

Here is the Itanium ABI specification关于编译器如何实现这一点。

是什么让单身线程不安全？

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