항목16. const멤버 함수를 스레드에 안전하게 작성하라

const 함수 내부에서는 멤버 변수들의 값을 바꾸는 것이 불가능하다. 하지만, 만약에 멤버 변수를 mutable 로 선언하였다면 const 함수에서도 이들 값을 바꿀 수 있다.

class Widget {
public:
    double roots() const {
    ...
    }
private:
    mutable int rootVals = 0;
}
Widget p;
...
/*--- 스레드1 ---*/                /*--- 스레드2 ---*/
// roots() 는 const 멤버함수다.
// mutable로 선언한 변수는 변경이 가능하다. 자료 경쟁 가능성있음!
auto root1 = p.roots();            auto root2 = p.roots();

같은 메모리를 동기화 없이 읽고 쓰면 스레드1과 스레드2는 자료 경쟁에 빠진다.

이런 경우 통상적인 동기화 수단인 뮤텍스를 사용한다.

class Widget {
public:
    double roots() const {
    std::lock_guard<std::mutex> g(m);
    ...
    }
private:
    mutable std::mutex m;
    mutable int rootVals = 0;
}
Widget p;

std::mutex 형식의 객체 m은 mutable 선언되었다. 그 이유는 m을 잠그고 푸는 멤버 함수들은 비const이지만 roots안에서는 m이 const객체로 간주되므로 이렇게 해야 한다.

std::mutex는 이동과 복사가 불가능하다. 그래서 m을 추가한 Widget도 이동과 복사 능력도 사라진다.(뒤에 나오는 std::atomic 도 마찬가지로 이동과 복사가 불가능)

 

멤버 함수의 호출 횟수를 세고 싶다면 뮤텍스를 도입하는 것 외에 std::atomic을 사용해 비용을 줄일 수 있다.

class Point{
public:
    ...
    double distanceFromOrigin() const noexcept
    {
        ++callCount            //원자적 증가
        ...
    }
private:
    mutable std::atomic<unsigned> callCount(0);
}

 

밑에는 std::atomic을 두개 이상 같이 사용한 상황이다. 이는 상당히 위험하다.

class Widget{
public:
    ...
    int magicValue() const
    {
        if(cacheValid) return cacheValue;
        else{
        ...
            cacheValue = val1 + val2;
            cacheValid = true;
            return cachedValue;
        }
    }
private:
    mutable std::atomic<bool> cacheValid(false);
    mutable std::atomic<int> cachedValue;
}

 std::atomic을 두개 이상 같이 사용하면 스레드 두개 이상이 하나의 크리티칼 섹션에 들어가기 때문에 어떻게 작동할지 알 수 없게 된다.

 

동기화가 필요한 변수 하나 또는 메모리 장소 하나에 대해서는 std::atomic을 사용하는 것이 적합하지만, 둘 이상의 변수나 메모리 장소를 하나의 단위로서 조작해야 할 때에는 뮤텍스을 사용하는 것이 바람직하다.