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8 线程安全属性
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8 线程安全属性

8.1 线程安全 attribute（Thread-safety attributes）[dcl.attr.scpp.thread]

  1. 本文档为每个类型定义两个布尔性质：thread-movable 和 thread-shareable。

  2. attribute-token scpp::thread_movable 或 scpp::thread_shareable 可以出现在一个 attribute-specifier-seq （[dcl.attr.grammar]）里，并且附着于：

(2.1) 一个参数声明；或者

(2.2) 一个 class 或 struct 的声明。

  1. 如果 [[scpp::thread_movable]] 附着于一个参数声明，那么除非满足下列 条件之一，否则程序不合法（ill-formed）：

(3.1) 如果这个参数的类型是到 U 的右值引用，那么 U 是 thread-movable；否则

(3.2) 在调用点为该参数确定出来的类型是 thread-movable。

  1. 如果 [[scpp::thread_shareable]] 附着于一个参数声明，那么除非满足下列 条件之一，否则程序不合法（ill-formed）：

(4.1) 如果这个参数的类型是到 U 的右值引用，那么 U 是 thread-shareable；否则

(4.2) 在调用点为该参数确定出来的类型是 thread-shareable。

  1. 如果 [[scpp::thread_movable]] 附着于一个 class 或 struct 类型 T 的声明，那么不管结构化推导本来会为这个性质得出什么结果，T 都是 thread-movable。

  2. 如果 [[scpp::thread_shareable]] 附着于一个 class 或 struct 类型 T 的声明，那么不管结构化推导本来会为这个性质得出什么结果，T 都是 thread-shareable。

【注：用在参数形式时，这个 attribute 约束的是调用点处参数类型的使用； 用在 class/struct 形式时，它是对被声明类型本身的显式覆盖。如果被声明的 类型是 §11 下的接口，那么同一个 class-level attribute 还可能按 8.5 额外施加对实现者的要求。——注释结束】

8.2 结构化推导（Structural derivation）[meta.thread.struct]

  1. 如果某个类型自己的 thread-movable 或 thread-shareable 值，不是由 8.1 或 8.4 里附着在该类型上的覆盖给出的，那么这个性质的值就由本小节的 规则按结构推导出来。

  2. 一个标量类型既是 thread-movable，也是 thread-shareable。

  3. 一个数组类型，当且仅当它的元素类型是 thread-movable 时，才是 thread-movable；当且仅当它的元素类型是 thread-shareable 时，才是 thread-shareable。

  4. 一个引用类型永远不是 thread-movable。

  5. 一个到 T 的引用，当且仅当同时满足下列条件时，才是 thread-shareable：

(5.1) 它所引用到的类型是 const T；并且

(5.2) T 是 thread-shareable。

  1. 一个指针类型既不是 thread-movable，也不是 thread-shareable。

【注：按 §5.1，对一个 裸指针类型做解引用，本来就需要一个显式的 [[scpp::unsafe]] 语境。 本小节同样不会在缺少一个包裹类型上的显式覆盖时，默认赋予裸指针更强的 线程安全性质。——注释结束】

  1. 一个 class 或 struct 类型 T，当且仅当同时满足下列条件时，才是 thread-movable：

(7.1) T 没有任何引用类型的非 static 数据成员；并且

(7.2) T 的每个非 static 数据成员都是 thread-movable。

  1. 一个 class 或 struct 类型 T，当且仅当同时满足下列条件时，才是 thread-shareable：

(8.1) T 的任何非 static 数据成员都不是 mutable 声明的；并且

(8.2) T 的每个非 static 数据成员都是 thread-shareable。

【注：一个 mutable 成员只影响 thread-shareable；它本身不会阻止包含它 的类型成为 thread-movable。——注释结束】

  1. 一个闭包类型（[expr.prim.lambda.closure]），当且仅当同时满足下列条件 时，才是 thread-movable：

(9.1) 它完全没有按左值引用 capture 的成员；并且

(9.2) 每个按值 capture 的成员，其类型都是 thread-movable。

  1. 一个闭包类型（[expr.prim.lambda.closure]），当且仅当同时满足下列条件 时，才是 thread-shareable：

(10.1) 它没有按可变左值引用 capture 的成员；

(10.2) 每个按值 capture 的成员，其类型都是 thread-shareable；并且

(10.3) 对每个按 const 左值引用 capture 的成员，它所引用到的类型都 是 thread-shareable。

8.3 内置谓词（Builtin predicates）[expr.prim.scpp.thread]

  1. 形如 scpp::is_thread_movable(T) 和 scpp::is_thread_shareable(T) 的形式，是内置谓词。

  2. 在每个这种形式里，T 都必须命名一个类型。圆括号之间的 token 序列， 按一个类型操作数解析，而不是按一个普通函数调用里的表达式操作数解析。

  3. 每个这种形式都是一个类型为 bool 的 prvalue，并且可以出现在任何 允许布尔常量表达式的地方。

  4. scpp::is_thread_movable(T) 的求值结果，是 T 自己的 thread-movable 值，按以下顺序确定：

(4.1) 如果 T 上存在 8.4 下的覆盖，就取那个值；

(4.2) 否则，如果 T 上存在 8.1(5) 下的覆盖，就取那个值；或者

(4.3) 否则，就取 8.2 为 T 结构化推导出来的结果。

  1. scpp::is_thread_shareable(T) 的求值结果，是 T 自己的 thread-shareable 值，按以下顺序确定：

(5.1) 如果 T 上存在 8.4 下的覆盖，就取那个值；

(5.2) 否则，如果 T 上存在 8.1(6) 下的覆盖，就取那个值；或者

(5.3) 否则，就取 8.2 为 T 结构化推导出来的结果。

【注：这种语法对应的是编译器内置 trait（比如 __is_trivially_copyable(T)），不是一个带值实参的普通函数调用。——注释结束】

8.4 条件式覆盖（Conditional override）[dcl.attr.scpp.thread.if]

  1. attribute-token scpp::thread_movable_if 可以出现在一个 attribute-specifier-seq（[dcl.attr.grammar]）里，并且附着于一个 class 或者 struct 的声明。

  2. [[scpp::thread_movable_if(a, b)]] 恰好带两个实参。

  3. a 和 b 都必须是布尔常量表达式。

  4. 对一个非模板 class 或 struct，a 是该类型自己的 thread-movable 值， b 是该类型自己的 thread-shareable 值。

  5. 对一个 class 或 struct 模板，a 和 b 都会在每次实例化时、用这次 实例化的模板实参替换进去之后分别求值；a 是这次实例化自己的 thread-movable 值，b 是这次实例化自己的 thread-shareable 值。

  6. 由 (4) 或者 (5) 确立的这两个值，会替换掉这个类型或者实例化本来会 根据字段结构为这两个性质推导出来的结果。

  7. 这个 attribute 是一个对任何用户声明的 class 或 struct 都可用的普通 attribute；一个类型的 thread-movable 或者 thread-shareable 值，不会由 任何被特殊对待的库类型名字决定。

【注：下面这个声明，让 unique_ptr<T> 的两个性质分别独立地跟随 T：

template<typename T>
struct [[scpp::thread_movable_if(
    scpp::is_thread_movable(T),
    scpp::is_thread_shareable(T)
)]] unique_ptr {
    // ...
};

下面这个声明，只有在 T 同时是 thread-movable 且 thread-shareable 时， 才让 shared_ptr<T> 也拥有这两个性质：

template<typename T>
struct [[scpp::thread_movable_if(
    scpp::is_thread_movable(T) && scpp::is_thread_shareable(T),
    scpp::is_thread_movable(T) && scpp::is_thread_shareable(T)
)]] shared_ptr {
    // ...
};

在这两个例子里，这个 attribute 的使用方式，都跟它在任何别的用户声明 class 模板上的用法完全一样。——注释结束】

8.5 接口契约与接口类型形参 [dcl.attr.scpp.thread.interface]

  1. 本小节适用于这样一种接口：它是一个按 §11.2 用 [[scpp::interface]] 声明出来的 class。

  2. 如果 [[scpp::thread_movable]] 附着于某个接口 I 的声明，那么除了 按 8.1(5) 让 I 自己成为 thread-movable 之外，任何完整对象类型直接或传递 地继承了 I 的非接口 class D，也都必须是 thread-movable。如果 D 不是 thread-movable，那么 D 就是不合法的。

  3. 如果 [[scpp::thread_shareable]] 附着于某个接口 I 的声明，那么除了 按 8.1(6) 让 I 自己成为 thread-shareable 之外，任何完整对象类型直接或传递 地继承了 I 的非接口 class D，也都必须是 thread-shareable。如果 D 不是 thread-shareable，那么 D 就是不合法的。

  4. 如果某个非接口 class 直接或传递地继承了多个接口，而这些接口都按 (2) 或 (3) 带有要求，那么所有这些要求都按合取（conjunction）的方式同时生效。 只有在这个 class 满足每一条继承来的要求时，它才是合法的。

  5. (2)-(4) 所要求的检查，都在该非接口 class 的完整定义处执行；判断时 使用这个类型自己在 8.1、8.2 和 8.4 下被确定出来的 thread-movable 与 thread-shareable 值。

  6. 如果一个“到接口的引用类型”或者“到接口的指针类型”的形参被标注了 [[scpp::thread_movable]] 或 [[scpp::thread_shareable]]，那么 8.1(3) 与 8.1(4) 原样适用。在每个调用点提供的实际实参类型，都必须满足所请求的 性质；这条规则与该接口自己是否按 (2) 或 (3) 声明了 class-level 要求无关。

【注：(2)-(5) 提供的是“在接口定义处声明、对全部实现者生效”的 blanket contract；而 (6) 提供的则是“某个特定形参在某个特定使用点所要求”的约束。 这两种机制是互补关系，而不是互斥关系。——注释结束】

class [[scpp::interface, scpp::thread_shareable]] IView {
public:
    virtual ~IView() = default;
    virtual void render() const = 0;
};

class GoodView : public virtual IView {
public:
    ~GoodView() override = default;
    void render() const override {}
};

class BadView : public virtual IView {
    int* raw_{};
public:
    ~BadView() override = default;
    void render() const override {}
};  // ill-formed: violates IView's inherited thread-shareable contract

void publish([[scpp::thread_shareable]] IView& view);

GoodView good{};
publish(good);   // OK

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