c++中的多线程写时复制

#include<iostream>
#include<mutex>
#include<memory>
#include<shared_mutex>
using namespace std;
//写时复制包装器模板类
template<typename	T>
class CowPtr
{
private:
	mutable shared_ptr<T> ptr; //mutable 关键字允许在 const 方法中修改这个成员变量
	mutable shared_mutex mutex;//mutable 关键字允许在 const 方法中使用锁,shared_mutex为可读锁
public:
	CowPtr(T* p = nullptr):ptr(p) {}//构造函数
	CowPtr(const shared_ptr<T>& p):ptr(p){}//通过shared_ptr构造
	CowPtr(const CowPtr& other)
	{
		lock_guard<shared_mutex>lock(other.mutex);
		ptr = other.ptr;
	}
	CowPtr(CowPtr&& other)noexcept//noexcept用来声明一个函数不会抛出任何异常
	{
		/*
		* 这里的 CowPtr(CowPtr&& other) 表示 接受一个右值引用 类型的 other 参数。它通常用于“移动”资源而不是“复制”资源。
		  std::move(other.ptr) 将 other.ptr 从一个左值变为右值，并允许移动其内部资源，而不是复制它们
		*/
		lock_guard<shared_mutex>lock(other.mutex);//确保在移动资源时，不会发生数据竞争
		ptr = move(other.ptr);
	}
	//赋值操作符
	CowPtr& operator=(const CowPtr& other)
	{
		if (this != &other)
		{
			unique_lock<shared_mutex>lock_this(mutex, defer_lock);
			unique_lock<shared_mutex>lock_other(other.mutex, defer_lock);
			/*
			* std::unique_lock 比 lock_guard 更灵活，允许延迟锁定（std::defer_lock） 
			  std::lock 函数可以同时锁定多个互斥锁，且能避免死锁
			*/
			lock(lock_this, lock_other);
			ptr = other.ptr;
		}
		return *this;
	}
	// 移动赋值操作符
	CowPtr& operator=(CowPtr&& other) noexcept {
		if (this != &other) {
			std::unique_lock<shared_mutex> lock_this(mutex, std::defer_lock);
			std::unique_lock<shared_mutex> lock_other(other.mutex, std::defer_lock);

			std::lock(lock_this, lock_other);

			ptr = std::move(other.ptr);
		}
		return *this;
	}

	// 析构函数
	~CowPtr() = default;

	// 读取操作 - 返回常量引用
	const T& read() const {
		std::lock_guard<std::shared_mutex> lock(mutex);
		return *ptr;
	}


	// 写入操作 - 返回可修改的引用，需要时执行写时复制
	T& write() {
		std::lock_guard<shared_mutex> lock(mutex);

		// 检查引用计数，如果不是唯一拥有者，则复制一份
		if (!ptr.unique()) {
			ptr = std::make_shared<T>(*ptr);
		}

		return *ptr;
	}
	/*
	* 写时复制策略，它的核心目的是 保证多个线程能够安全地共享资源，直到其中一个线程需要修改该资源时，才会复制该资源
	* 实质上，当有需要写入的操作时，首先判断是否为唯一引用，如果是，那么直接修改不会影响
	* 如果不是唯一引用，那么则复制一份数据的副本，原数据与副本各自独立，复制过程中用锁保证不会被其他线程修改
	* 然后将副本修改，独自占用，其他读的操作，仍然读取原始数据
	*/
};