Почему я не могу передать функтор с мьютексом потоку?

ProgramBox

Почему я не могу передать функтор с мьютексом потоку?

Post author:admin
Запись опубликована:16 апреля, 2023
Post category:Вопросы по программированию

#c #multithreading #mutex #functor

#c #многопоточность #мьютекс #функтор

Вопрос:

 class test
{
    std::mutex m1;

public:
    inline static int i{0};
    void operator()()
    {
        m1.lock();
          i;
        m1.unlock();
    }
};


int main()
{
    test t;
    std::thread t1{t}; // doesn't work
    // std::thread t1{std::ref(t)}; // works

    t1.join();

    cout << test::i << endl;
}

Ошибка:

 In file included from test.cpp:19:
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/thread:365:17: error: no matching constructor for initialization of
      '_Gp' (aka 'tuple<unique_ptr<std::__1::__thread_struct>, test>')
            new _Gp(std::move(__tsp),
                ^   ~~~~~~~~~~~~~~~~~
test.cpp:53:17: note: in instantiation of function template specialization 'std::__1::thread::thread<test amp;, void>' requested
      here
    std::thread t1{t}; // doesn't work
                ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:625:5: note: candidate template ignored: requirement
      '__lazy_and<is_same<allocator_arg_t, unique_ptr<__thread_struct, default_delete<__thread_struct> > >,
      __lazy_all<__dependent_type<is_default_constructible<unique_ptr<__thread_struct, default_delete<__thread_struct> > >,
      true>, __dependent_type<is_default_constructible<test>, true> > >::value' was not satisfied [with _AllocArgT =
      std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct, std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >, _Alloc = test,
      _Dummy = true]
    tuple(_AllocArgT, _Alloc constamp; __a)
    ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:641:5: note: candidate template ignored: requirement
      '_CheckArgsConstructor<true>::template __enable_implicit<const std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct,
      std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> > amp;, const test amp;>()' was not satisfied [with _Dummy = true]
    tuple(const _Tpamp; ... __t) _NOEXCEPT_((__all<is_nothrow_copy_constructible<_Tp>::value...>::value))
    ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:659:14: note: candidate template ignored: requirement
      '_CheckArgsConstructor<true>::template __enable_explicit<const std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct,
      std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> > amp;, const test amp;>()' was not satisfied [with _Dummy = true]
    explicit tuple(const _Tpamp; ... __t) _NOEXCEPT_((__all<is_nothrow_copy_constructible<_Tp>::value...>::value))
             ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:723:9: note: candidate template ignored: requirement
      '_CheckArgsConstructor<sizeof...(_Up) == sizeof...(_Tp) amp;amp; !false>::template
      __enable_implicit<std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct, std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >,
      test>() || _CheckArgsConstructor<_EnableImplicitReducedArityExtension amp;amp; sizeof...(_Up) < sizeof...(_Tp) amp;amp;
      !false>::template __enable_implicit<std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct,
      std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >, test>()' was not satisfied [with _Up =
      <std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct, std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >, test>,
      _PackIsTuple = false]
        tuple(_Upamp;amp;... __u)
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:756:9: note: candidate template ignored: requirement
      '_CheckArgsConstructor<sizeof...(_Up) <= sizeof...(_Tp) amp;amp; !_PackExpandsToThisTuple<unique_ptr<__thread_struct,
      default_delete<__thread_struct> >, test>::value>::template
      __enable_explicit<std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct, std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >,
      test>() || _CheckArgsConstructor<!_EnableImplicitReducedArityExtension amp;amp; sizeof...(_Up) < sizeof...(_Tp) amp;amp;
      !_PackExpandsToThisTuple<unique_ptr<__thread_struct, default_delete<__thread_struct> >, test>::value>::template
      __enable_implicit<std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct, std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >,
      test>()' was not satisfied [with _Up = <std::__1::unique_ptr<std::__1::__thread_struct,
      std::__1::default_delete<std::__1::__thread_struct> >, test>]
        tuple(_Upamp;amp;... __u)
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:783:9: note: candidate template ignored: requirement
      '_CheckArgsConstructor<sizeof...(_Up) == sizeof...(_Tp) amp;amp; !_PackExpandsToThisTuple<>::value>::template
      __enable_implicit<>()' was not satisfied [with _Alloc = test, _Up = <>]
        tuple(allocator_arg_t, const _Allocamp; __a, _Upamp;amp;... __u)
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:803:9: note: candidate template ignored: requirement
      '_CheckArgsConstructor<sizeof...(_Up) == sizeof...(_Tp) amp;amp; !_PackExpandsToThisTuple<>::value>::template
      __enable_explicit<>()' was not satisfied [with _Alloc = test, _Up = <>]
        tuple(allocator_arg_t, const _Allocamp; __a, _Upamp;amp;... __u)
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:612:23: note: candidate constructor template not viable: requires
      0 arguments, but 2 were provided
    _LIBCPP_CONSTEXPR tuple()
                      ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:677:7: note: candidate constructor template not viable: requires 4
      arguments, but 2 were provided
      tuple(allocator_arg_t, const _Allocamp; __a, const _Tpamp; ... __t)
      ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:697:7: note: candidate constructor template not viable: requires 4
      arguments, but 2 were provided
      tuple(allocator_arg_t, const _Allocamp; __a, const _Tpamp; ... __t)
      ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:822:9: note: candidate constructor template not viable: requires
      single argument '__t', but 2 arguments were provided
        tuple(_Tupleamp;amp; __t) _NOEXCEPT_((is_nothrow_constructible<_BaseT, _Tuple>::value))
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:837:9: note: candidate constructor template not viable: requires
      single argument '__t', but 2 arguments were provided
        tuple(_Tupleamp;amp; __t) _NOEXCEPT_((is_nothrow_constructible<_BaseT, _Tuple>::value))
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:850:9: note: candidate constructor template not viable: requires 3
      arguments, but 2 were provided
        tuple(allocator_arg_t, const _Allocamp; __a, _Tupleamp;amp; __t)
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:864:9: note: candidate constructor template not viable: requires 3
      arguments, but 2 were provided
        tuple(allocator_arg_t, const _Allocamp; __a, _Tupleamp;amp; __t)
        ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/tuple:615:5: note: candidate constructor not viable: requires 1
      argument, but 2 were provided
    tuple(tuple constamp;) = default;
    ^
In file included from test.cpp:1:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/iostream:38:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/ios:216:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/__locale:15:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/string:500:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/string_view:176:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/__string:56:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/algorithm:640:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/initializer_list:47:
In file included from /Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/cstddef:110:
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/type_traits:2360:12: error: call to implicitly-deleted copy constructor
      of 'typename decay<test amp;>::type' (aka 'test')
    return _VSTD::forward<_Tp>(__t);
           ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/__config:508:15: note: expanded from macro '_VSTD'
#define _VSTD std::_LIBCPP_NAMESPACE
              ^
/Library/Developer/CommandLineTools/usr/include/c  /v1/thread:366:21: note: in instantiation of function template
      specialization 'std::__1::__decay_copy<test amp;>' requested here
                    __decay_copy(_VSTD::forward<_Fp>(__f)),
                    ^
test.cpp:53:17: note: in instantiation of function template specialization 'std::__1::thread::thread<test amp;, void>' requested
      here
    std::thread t1{t}; // doesn't work
                ^
test.cpp:36:16: note: copy constructor of 'test' is implicitly deleted because field 'm1' has an inaccessible copy constructor
    std::mutex m1;
               ^
2 errors generated.

Эта программа не компилируется, когда я передаю функтор в поток. Но это работает, когда я оборачиваю это с помощью std::ref . Похоже, что проблема заключается в мьютексе члена класса, но я не уверен, почему. Кто-нибудь может объяснить, почему std::ref оболочка позволяет это компилировать, но без этого программа не компилируется?

Сообщение об ошибке компилятора, похоже, не помогает.

1. Подумайте о том, насколько плохими были бы идеи с возможностью копирования mutex .

2. @john О, я понимаю (я исходил из (неправильного) предположения, что каким-то образом потоки вели себя иначе, чем норма C ). Итак, в этом случае, когда функтор передается, создается его копия, что означает, что мьютекс скопирован. Почему это проблема?

3. Поведение потоков по умолчанию заключается в создании копий. Среди прочего, это предотвращает общую неприятность, связанную с необходимостью синхронизации данных между потоками и выходом данных за пределы области видимости до завершения потока.

4. mutex не допускает несколько потоков к одному и тому же критическому разделу кода. Если разные потоки имеют разные копии mutex , все они могут заблокировать свою копию, войти в критическую секцию и сделать mutex бесполезным.

5. @Someprogrammerdude разве это не будет иметь тот же эффект, что и использование std::ref(t) ?

Ответ №1:

Поведение thread s по умолчанию заключается в создании копий. Среди прочего, это предотвращает общую неприятность, связанную с необходимостью синхронизации данных между потоками и выходом данных за пределы области видимости до завершения потока.

В этом конкретном случае копируемый объект содержит a, mutex и mutex s не могут быть скопированы или перемещены. mutex не допускает несколько потоков к одному и тому же критическому разделу кода. Если разные потоки имеют разные копии mutex , все они могут заблокировать свою копию и войти в критическую секцию, сделав mutex бесполезным. Все они должны совместно использовать одно и то же mutex , и в данном случае это означает, что все потоки должны совместно использовать одно и то же test .

В этом случае static mutex m1 было бы жизнеспособным решением в дополнение к передаче по ссылке.

Примечание: Поскольку i является public и доступен для всех, i может быть легко доступен любому, независимо от mutex .

Примечание: Предпочитаю использовать std::lock_guard или a std::scoped_lock вместо ручного вызова lock и unlock вручную. lock_guard Или scoped_lock блокирует mutex при построении и разблокирует при уничтожении, гарантируя, что mutex будет разблокирован, когда блокирующий объект выйдет из области видимости.

Примечание: Удаление mutex и использование std::atomic<int> вместо int должно решить большинство проблем синхронизации.

1. Если у вас должен был быть мьютекс внутри класса, является ли обычно лучшей практикой статическое преобразование?

2. Это нужно решать в каждом конкретном случае. Здесь это хорошее решение, потому что переменная, которую он защищает, является static .