C++单例模式构造时的多线程安全问题的相关请教

[Noicdi]

我现在在写一个单例模式设计的日志模块。这个日志模块通过 getInstance() 获取日志管理器。

按照了解到的资料，先是使用了双重检查锁。然后又了解到双重检查锁在 new 时可能会因为指令重排，导致取到的指针指向的是还没有构造的空白内存，又上了原子操作保证安全。

在这个过程中，我了解到可以直接在 getInstance() 中声明一个局部静态变量。但是当时我考虑的是，这个局部静态变量在构造时会不会有多线程安全问题，于是没有使用。

class LogManager;

LogManager* getInstance()
{
    static LogManager log_manager;

    return &log_manager;
}

今天在看《 C++ 并发编程实战》时，了解到可以通过 std::call_once() 进行一次完整的初始化。接着往下看，发现书中也推荐了局部静态变量，并提到在 C++11 中，多线程安全问题被解决了。

还有一种初始化过程中潜存着条件竞争：其中一个局部变量为 static 类型，这种变量的在声明后就已经完成初始化。对于多线程调用的函数，这就意味着这里有条件竞争——抢着去定义这个变量。很多在不支持 C++ 11 标准的编译器上，在实践过程中，这样的条件竞争是确实存在的，因为在多线程中，每个线程都认为他们是第一个初始化这个变量线程，或一个线程对变量进行初始化，而另外一个线程要使用这个变量时，初始化过程还没完成。在 C++ 11 标准中，这些问题都被解决了：初始化及定义完全在一个线程中发生，并且没有其他线程可在初始化完成前对其进行处理，条件竞争终止于初始化阶段，这样比在之后再去处理好的多。在只需要一个全局实例情况下，这里提供一个 std::call_once 的替代方案。

《 C++ 并发编程实战》 3.3.1

现在我使用的方案是 std::call_once()，但是我想了解局部静态变量在 c++11 中的多线程安全问题是如何解决的？是否有这方面的资料。感觉直接使用局部静态变量也不错。也想请教一下大家在单例模式中是使用的哪种方式。

[asuraa]

费这么大劲 你就在 main 开始 的时候 getInstance 一次不行吗？

[codehz]

实践中，编译器会给你生成一个 double checking lock

[Crawping]

你就在单线程中初始化好单实例对象不好么, 伤脑细胞啊

[Philippa]

直接 static 解决了，而且要被共享的 instance 一般也都在某个入口统一处理。

[shuax]

就是编译器自动帮你加个锁呗

[blacktail]

标准保证这里不会有线程安全问题，实际上到底怎么保证的看编译器实现。

[Noicdi]

@codehz #2 翻看 cppref 的局部静态变量发现有这方面的描述，谢谢

[wodexinhaoleng]

静态局部变量是个编译时行为，load 的时候就已经完成了，在 main 之前就初始化好的东西，当然不会有线程安全问题。

“感觉直接使用局部静态变量也不错”，说的很对，双重检查锁初始化单例本来就是早该扫进垃圾堆的东西

[Noicdi]

@wodexinhaoleng #8
std::call_once 也是提到静态局部变量相比之下可能更高效。https://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/call_once

静态局部变量通常也是双抽检查锁实现，我觉得与其自己实现双重检查锁不如直接交给编译器，方便又快捷。 https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/storage_duration#.E9.9D.99.E6.80.81.E5.B1.80.E9.83.A8.E5.8F.98.E9.87.8F