C 11 中 `const` 保證線程安全嗎？

const 是否意味著 C 11 中的執行緒安全？

const 表示 C 11 中的線程安全的概念部分正確。根據 C 標準，僅修改或存取相同記憶體位置的表達式被視為衝突。當不同執行緒中存在兩個衝突的操作時，就會出現資料競爭，其中至少一個操作不是原子的，並且兩者都不會發生在另一個操作之前。

標準函式庫期望 const 物件上的操作是執行緒安全的。這意味著只要對使用者定義類型的const 物件進行操作，標準函式庫就不會引入資料競爭：

• 完全由讀取組成
• 內部同步寫入

違反此期望可能會導致直接或間接與標準庫元件互動的類型發生資料競爭。本質上，從標準函式庫的角度來看，const 意味著執行緒安全，但它仍然是編譯器不強制執行的約定。

Const 與 Java 的 Synchronized

Const C 11 並不等同於Java 中的synchronized。考慮一個帶有 set_size 和 area 方法的簡化矩形類別。 area 是線程安全的，不是因為 const，而是因為它的唯讀性質。但是，如果與area同時呼叫set_size，可能會導致資料爭用。

要確保 rect 類別的執行緒安全，僅使用 const 是不夠的。寫入必須在內部同步，例如使用互斥體，以防止資料競爭。

對線程安全的影響

考慮一個rect 類，它緩存其區域以避免昂貴的代價計算：

class rect {
    mutable int cached_area = 0;
    mutable bool cached_area_valid = true;
    // ...
};

區域方法不再是線程安全的，因為它執行寫入。將 rect 實例包含在標準容器中意味著與標準庫簽訂了合同，該合約期望讀取行為。為了在執行寫入時維持此契約，需要與互斥體進行內部同步：

class rect {
    mutable std::mutex cache_mutex;
    // ...
};

結論

Const 在有限的意義上傳達了線程安全性，但它確實如此不能保證。為了實現真正的線程安全，可能需要額外的同步機制，特別是與標準庫互動的使用者定義類型。

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