底层lambda线程安全时，多线程调用std::function<void(int)&>是否安全？

本文核心探讨的问题：当底层存储的lambda函数本身具备线程安全性时，是否可以从多个线程中调用std::function<void(int)>&类型的引用？

核心结论 #

可以安全调用，原因如下：

• 根据C++标准，std::function的const成员函数是线程安全的，多个线程可同时调用而无需额外同步机制。std::function::operator()被声明为const成员函数，只要底层可调用对象的调用操作是线程安全的，对std::function的调用就是线程安全的。
• 示例中的lambda通过std::mutex保证了共享变量count的线程安全访问，本身具备线程安全性；同时整个过程中std::function对象仅被初始化并放入队列，后续没有任何修改操作，不存在数据竞争的风险。

示例代码 #

void target(int i, std::deque<std::function<void(int)>>* queue) {
  std::function<void(int)>& f = queue->front();
  f(i);
}

int main() {
  std::mutex mu;
  int count = 0;
  std::function<void(int)> f = [&](int i) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mu);
    count += i;
  };

  std::deque<std::function<void(int)>> queue;
  queue.push_back(std::move(f));

  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i = 0; i < 32; ++i) {
    threads.emplace_back(target, i, &queue);
  }

  for (std::thread& thread : threads) {
     thread.join();
  }
  std::cout << count << std::endl;
}

注意事项 #

如果有线程同时对std::function对象执行修改操作（如赋值、swap等非const成员函数），即使底层可调用对象线程安全，也会触发数据竞争，此时必须通过同步机制保护std::function对象的修改操作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者heiner