C++坑系列，C++ std::atomic 拷贝构造函数问题分析与解决方案
问题概述
在实现高并发日志系统时，遇到了一个典型的C++ std::atomic 拷贝构造函数被删除的编译错误：
error: use of deleted function 'logrotation::LogStatistics::LogStatistics(const logrotation::LogStatistics&)'
error: use of deleted function 'std::atomic<long unsigned int>::atomic(const std::atomic<long unsigned int>&)'
错误详细分析
错误根本原因
1. std::atomic 的设计原理
std::atomic 类型故意删除了拷贝构造函数和拷贝赋值操作符，这是有意的设计决策：
template<typename T>
class atomic {
public:atomic(const atomic&) = delete; // 拷贝构造函数被删除atomic& operator=(const atomic&) = delete; // 拷贝赋值被删除// 只允许原子操作T load() const noexcept;void store(T value) noexcept;// ...
};
2. 为什么这样设计？
原子性保证：
- 拷贝操作无法保证原子性
- 拷贝过程中可能发生数据竞争
- 多个原子变量之间的拷贝不是原子操作
示例问题：
std::atomic<int> a{10};
std::atomic<int> b{20};// 假设允许这样做（实际不允许）
a = b; // 这个操作不是原子的！
// b的值可能在读取和写入a之间被其他线程修改
3. 具体错误位置分析
问题代码：
struct LogStatistics {std::atomic<uint64_t> total_logs{0}; // 原子类型std::atomic<uint64_t> sampled_logs{0}; // 原子类型std::atomic<uint64_t> dropped_logs{0}; // 原子类型// ...
};// 在函数中返回LogStatistics对象时触发错误
LogStatistics get_statistics() const {return statistics_; // ❌ 尝试拷贝包含atomic的结构体
}
编译器错误流程：
get_statistics()尝试返回LogStatistics对象- 返回操作需要调用拷贝构造函数
LogStatistics包含std::atomic成员std::atomic的拷贝构造函数被删除- 编译器报错：无法合成默认拷贝构造函数
✅ 解决方案实施
方案1: 自定义拷贝构造函数（推荐）
核心思路：使用原子操作的 load() 方法安全地读取值，这种方案没有拷贝构造aotmic，只是读取aotmic的值而已
struct LogStatistics {std::atomic<uint64_t> total_logs{0};std::atomic<uint64_t> sampled_logs{0};std::atomic<uint64_t> dropped_logs{0};std::unordered_map<LogLevel, uint64_t> level_counts;std::chrono::system_clock::time_point start_time;// 默认构造函数LogStatistics() : start_time(std::chrono::system_clock::now()) {}// ✅ 自定义拷贝构造函数LogStatistics(const LogStatistics& other) : total_logs(other.total_logs.load()), // 原子读取sampled_logs(other.sampled_logs.load()), // 原子读取dropped_logs(other.dropped_logs.load()), // 原子读取level_counts(other.level_counts), // 普通拷贝start_time(other.start_time) {} // 普通拷贝// ✅ 自定义赋值操作符LogStatistics& operator=(const LogStatistics& other) {if (this != &other) {total_logs = other.total_logs.load(); // 原子写入sampled_logs = other.sampled_logs.load(); // 原子写入dropped_logs = other.dropped_logs.load(); // 原子写入level_counts = other.level_counts;start_time = other.start_time;}return *this;}
};
方案2: 移除原子性（不推荐）
// ❌ 不推荐：失去线程安全性
struct LogStatistics {uint64_t total_logs = 0; // 普通类型，非线程安全uint64_t sampled_logs = 0; // 普通类型，非线程安全uint64_t dropped_logs = 0; // 普通类型，非线程安全// ...
};
方案3: 使用指针或引用（复杂）
// 返回引用而不是值
const LogStatistics& get_statistics() const {return statistics_; // 返回引用，避免拷贝
}