理解 shared_ptr实现copy-on-write（COW）

ゝ一纸荒年。 2022-07-16 08:39 184阅读 0赞

# shared\_ptr实现COW（Copy-On-Write） #

前不久在《Linux多线程服务端编程使用muduoC++网络库》2.8节看到这个内容，一直没有真正理解，后来在书中7.3中再次提到使用shared\_ptr实现copy-on-write的手法降低锁竞争，从shared\_ptr的层面，彻底理解了一番。

之前[copy-on-write详解][copy-on-write]分享中知道了其含义与过程，后又在[StackOverFlow][]上学到了COW技术的精髓：

> 1.如果你是数据的唯一拥有者，那么你可以直接修改数据。  
> 2.如果你不是数据的唯一拥有者，那么你拷贝它之后再修改。

用shared\_ptr来实现COW时，主要考虑两点：  
1.读数据  
2.写数据

shared\_ptr拥有对对象的引用计数，在对对象进行读写操作时，这个计数是1，当读数据时，我们创建一个新的智能指针指向原指针，这个时候引用计数加1。

//假设g_ptr是一个全局的shared_ptr<Foo>并且已经初始化。
    void read()
    {
        shared_ptr<Foo> tmpptr;
        {
            lock();
            tmpptr=g_ptr;//此时引用计数为2，通过gdb调试可以看到
        }
        //访问tmpptr
        //...
    }

这部分是shared\_ptr最基本的用法，还是很好理解的，read()函数调用结束，`tmpptr`作为栈上变量离开作用域，自然析构，原数据对象的引用计数也变为1。

写数据就复杂一些。根据COW的准则，当你是唯一拥有者（对应对象的引用计数是1）时，那么你直接修改数据，这样没有问题，当你不是唯一拥有者，则需要拷贝数据再去修改，这就需要用到一些shared\_ptr的编程技法了：

void write()
    {
        lock()
        if(!g_ptr.unique())
        {
            g_ptr.reset(new Foo(*g_ptr));
        }
        assert(g_ptr.unique());
        //write
        //
    }

解释一下代码：  
`shared_ptr::unique()`，当引用计数为1时返回true，否则false。  
那么当引用计数不为1的时候，说明有别的线程正在读，受[shread\_ptr::reset()][shread_ptr_reset]中example的误导，一直以为，reset后，原对象被析构，这样不就会影响正在读的线程了吗？

实际上：  
假设一个线程读，一个线程写，当写线程进入到if循环中时，原对象的引用计数为2，分别为`tmpptr`和`g_ptr`，此时`reset()`函数将原对象的引用计数减1，并且`g_ptr`已经指向了新的对象（用原对象构造），这样就完成了数据的拷贝，并且原对象还在，只是引用计数变成了1。

--------------------

[copy-on-write]: http://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/51934900?locationNum=1
[StackOverFlow]: http://stackoverflow.com/questions/6245235/confusion-about-copy-on-write-and-shared-ptr
[shread_ptr_reset]: http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/shared_ptr/reset