为什么需要多个shared_future对象来同步数据

指向数据结构的指针通过以下方式与多个线程共享std::promise and std::shared_future。 从书中'C++ 并发实践' 作者：Anthony Williams（第 85-86 页），似乎只有当每个接收线程使用副本时，数据才会正确同步 的std::shared_future对象而不是每个线程访问单个全局对象std::shared_future.

为了说明这一点，考虑一个线程创建bigdata并将指针传递给具有只读访问权限的多个线程。 如果线程之间的数据同步处理不正确，内存重新排序可能会导致未定义的行为（例如，worker_thread读取不完整的数据）。

这个（不正确？）实现使用单个全局std::shared_future:

#include <future>

struct bigdata { ... };

std::shared_future<bigdata *> global_sf;

void worker_thread()
{
    const bigdata *ptr = global_sf.get();
    ...  // ptr read-only access
}

int main()
{
    std::promise<bigdata *> pr;
    global_sf = pr.get_future().share();

    std::thread t1{worker_thread};
    std::thread t2{worker_thread};

    pr.set_value(new bigdata);
    ...
}

在这个（正确的）实现中，每个worker_thread得到一份副本std::shared_future:

void worker_thread(std::shared_future<bigdata *> sf)
{
    const bigdata *ptr = sf.get();
    ...
}

int main()
{
    std::promise<bigdata *> pr;
    auto sf = pr.get_future().share();

    std::thread t1{worker_thread, sf};
    std::thread t2{worker_thread, sf};

    pr.set_value(new bigdata);
    ....

我想知道为什么第一个版本不正确。

If std::shared_future::get()是一个非常量成员函数，它是有意义的，因为访问单个std::shared_future来自多个线程的数据竞争本身就是一场数据竞争。 但由于这个成员函数被声明为 const，并且global_sf对象与线程同步，从多个线程并发访问是安全的。

我的问题是，为什么只有在每个worker_thread收到一份副本std::shared_future ?

您的实施使用单一的全局shared_future完全没问题，如果有点不寻常的话，这本书似乎是错误的。

[futures.shared_future] ¶2

[ Note:成员函数shared_future不与自身同步，但与共享状态同步。 —end note ]

注释是非规范性的，因此以上内容是多余地明确了规范性措辞中已经隐含的事实。

[种族简介] ¶2

两个表达式求值conflict如果其中一个修改内存位置，而另一个读取或修改同一内存位置。

¶6

某些库调用同步于由另一个线程执行的其他库调用。

[...附加段落定义发生在之前就同​​步而言...]

¶19

两个动作是潜在并发如果它们由不同的线程执行...程序的执行包含一个数据竞赛如果它包含两个潜在并发冲突的操作，至少其中一个不是原子的，并且两者都发生在另一个之前......

[关于数据竞赛的解析] ¶3

C++ 标准库函数不得直接或间接修改当前线程以外的线程可访问的对象，除非这些对象是通过函数的非常量参数直接或间接访问的，包括this.

所以我们知道调用global_sf.get()不同线程中的线程可能是并发的，除非您为它们提供额外的同步（例如互斥体）。但我们也知道这需要global_sf.get()在不同的线程中不会冲突，因为它是一个const方法，因此禁止修改可从多个线程访问的对象，包括*this。因此，不满足数据争用（无序的、可能并发的冲突操作）的定义，程序不包含数据争用。

无论如何，人们通常希望避免全局变量，但这是一个单独的问题。

请注意，如果这本书是正确的，那么它就会包含矛盾。它声称的代码是正确的仍然包含全局shared_future当多个线程创建本地副本时，可以从多个线程访问它：

void worker_thread()
{
    auto local_sf = global_sf; // <-- unsynchronized access of global_sf here

    const bigdata *ptr = local_sf.get();
    ...
}