适合具备 C 语言基础的 C++ 教程（十四）
适合具备 C 语言基础的 C++ 教程（十四）
前言
在上一则教程中，我们引入了智能指针的相关概念，并详细地说明了智能指针的用法，而且我们也对智能指针进行了一些完善，使其更加具备普适性，在前一则教程中，我们也提到了说虽然已经完善了很多，但是仍然存在着问题，这个问题是什么呢？我们本节教程将着重叙述这个内容。在阅读本则教程之前需要阅读上一则教程：适合具备 C 语言基础的 C++ 教程（十三）
多线程下存在的问题
在讲述多线程下存在的问题之前，我们需要了解一下在一个系统中，当要对一个变量进行操作的时候，需要经历哪些步骤，步骤如下：
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由上述示意图可知，如果要进行 count++，那么这个时候要进行读入，+1，写入三个操作。而正是因为这个操作，那么在多线程的情况下，如果处理不当，就会导致错误。
我们来回忆一下上一则教程中智能指针的内容，为了防止在使用智能指针时，多个指针指向同一个对象，导致的多次释放同一块内存区域的问题。我们引入了count计数来记录一个对象被指向的次数，表示这个对象有多少个指针指向它。如果现在有多个指针指向同一个对象，那么就就需要根据count值来决定是否释放对象的内存，因为如果这个对象被两个指针所指向，根据其中一个指针销毁了这块内存区域的时候，那么另一个指针将会出现问题，所以 count的值非常关键。
那在上述的流程图中，我们知道了改变count值所遵循的这样一个步骤，在这个步骤的基础上会存在什么问题呢？这就是本节所要研究的问题。当当前的系统处于一个多线程运行的情况下的时候，那么当前的代码就不是线程安全的，我们来看下面的解析：
在基于前面的智能指针的基础上，我们写出如下代码，首先是：
sp<Person> s1 = new Person();
那么这时候可以知道 s1->getStrongCount()等于1,然后，紧接着是如下两句代码：
sp<Person> s2 = s1;
sp<Person> s3 = s1;
那么这个时候s1->getStrongCount()等于3，常规来讲是这样子的，但是并不排除特殊情况下会出现问题，假设我们现在有两个线程，线程 A 执行的是sp<Person> s2 = s1;这条语句，而线程 B 执行的是sp<Person> s3 = s1;这条语句，我们根据系统写入一个变量的流程，将线程 A 执行的过程分为A1、A2以及A3，同样的，我们将线程B执行的过程分为B1、B2以及B3，而这个时候，我们假设以时间 t为时间轴，线程 A 和线程 B 的执行过程如下所示：
--------------------------------------------------------------------------------------->t(时间t)
A1(读操作)-->A2(++操作，注意还没写入)-->B1(读操作)-->B2(++操作，注意还没写入)-->B3(写入)-->A3(写入)
count = 1；count++; count = 1; count++; count = 2; count =2;
所以最终的 count值等于2，与实际应该等于的3不相符，造成了错误，所以称之为线程不安全的。
原子操作
那针对于上述所提到的这个问题，该如何解决呢，我们知道造成上述问题的主要原因是一个count++操作分成了三个步骤，那么实际上只要将这三个步骤合并为一个步骤，那么问题自然也就能够得到解决，而这种操作也被称之为是原子操作。
我们采用 Android源码里面的轻量级指针来实现这个功能，我们来看源代码中的原子操作：
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这样处理之后，那么在多线程的情况下，就不会导致count值出错，因为其在进行++操作或者是--操作的时候，只需要一步就可以完成。
基于此，我们来编写我们的 Person类，代码如下所示：
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "RefBase.h"
using namespace std;
using namespace android::RSC; /* 轻量级指针所在的命名空间 */
class Person : public LightRefBase
{
public:
Person()
{
cout << "Person()" << endl;
}
~Person()
{
cout << "~Person()"<<endl;
}
void printInfo(void)
{
cout<<"just a test function"<<endl;
}
};
注意，我们在使用了Android的轻量级指针之后，其内部已经包含了 sp类，就不需要我们自己实现了，我们接下来看之前所写的测试函数：
template<typename T>
void test_func(sp<T> &other)
{
sp<T> s = other;
cout<<"In test_func: "<<s->getStrongCount()<<endl;
s->printInfo();
}
紧接着然后是主函数，主函数代码如下所示：
int main(int argc, char **argv)
{
sp<Person> other = new Person();
(*other).printInfo();
cout<<"Before call test_func: "<<other->getStrongCount()<<endl;
for (i = 0; i < 2; i++)
{
test_func(other);
cout<<"After call test_func: "<<other->getStrongCount()<<endl;
}
return 0;
}
代码的执行结果也是正确的，结果如下所示：
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回过头来，看文章前面，提到了线程安全，其实上当前对于Android源代码来说，线程安全这个说法只是针对于 count值而言的，其本身在多线程的运行下并不是线程安全的，为什么这么说呢，我们来看代码中关于delete操作部分的代码，代码如下所示：
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如果说上述代码中判断了count的值已经满足delete对象的操作，但是这个时候被其他线程切换出去了，并且执行了sp<Person> s3 = s;这条语句，那么这个时候count的值就已经不满足delate对象的操作了，但是此时还是执行了delete操作，那么这个时候就导致了出错。所以说其实这里所说的轻量级指针也不是线程安全的。
小结
本次的分享主要是对上节内容的一个补充，其中提及到了原子操作以及轻量级指针的概念，笔者关于C++的教程是在学习韦东山老师的C++时的一个总结与记录，本人也并不会Android开发。本节所涉及的代码可以通过下面百度云链接的方式获取到。