c++中的std::call_once有什么作用_c++线程安全单次初始化机制

std::call_once 解决多线程下初始化竞态问题，确保函数只执行一次。通过与 std::once_flag 配合，实现线程安全的单次初始化，常用于单例模式、全局配置加载等场景，避免显式加锁，提升代码简洁性与安全性。

std::call_once 是 C++ 中用于确保某段代码在多线程环境下只执行一次的机制，常用于线程安全的单次初始化操作。它和 std::once_flag 配合使用，能有效避免竞态条件，保证多个线程同时调用时目标函数仅运行一次。

解决什么问题？

在多线程程序中，某些初始化工作（如全局资源、单例对象构造）必须且只能执行一次。如果多个线程同时判断“是否已初始化”，可能都进入初始化流程，导致重复执行甚至数据损坏。

std::call_once 提供了比手动加锁更简洁、安全的方案：

• 无需显式使用互斥锁判断状态
• 保证回调函数绝对只执行一次
• 性能更好：后续线程直接跳过，无锁竞争

基本用法示例

下面是一个典型的使用场景：

#include <mutex>
#include <iostream>
#include <thread>

std::once_flag flag;

void do_init() {
    std::cout << "初始化执行一次\n";
}

void thread_func() {
    std::call_once(flag, do_init);
}

int main() {
    std::thread t1(thread_func);
    std::thread t2(thread_func);
    std::thread t3(thread_func);

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();

    return 0;
}

尽管三个线程都调用 std::call_once，但 do_init 只会被执行一次，输出也只会出现一次。

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适用场景

常见于需要延迟初始化又要求线程安全的场合：

• 单例模式中的实例创建
• 全局配置加载
• 信号处理函数注册
• 动态库初始化逻辑

例如实现线程安全的单例：

class Singleton {
public:
    static Singleton& get_instance() {
        std::call_once(init_flag, []() { instance.reset(new Singleton); });
        return *instance;
    }
private:
    Singleton() = default;
    static std::unique_ptr<Singleton> instance;
    static std::once_flag init_flag;
};

基本上就这些。std::call_once 看似简单，但在构建健壮的多线程程序时非常实用，是现代 C++ 推荐的初始化同步方式之一。不复杂但容易忽略细节，比如 once_flag 不能拷贝、需静态或全局生命周期等。

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