C++ 线程安全向量插入答案

【问题标题】：C++ thread safe vector insertionC++ 线程安全向量插入
【发布时间】：2020-06-28 05:12:39
【问题描述】：

多个线程处理数据，最后它们都在 RESULT 向量中插入/追加结果。
我想确保一次只有一个线程在 RESULT 向量中插入元素。
为此，我使用了 mutex 和 lock_guard()，但它们有时会给出无效访问错误，有时它们不会...
这是我的同步代码

void insert_output() {
    mutex m;
    lock_guard<mutex> lockGuard(m);
    Resources::results.insert(Resources::results.begin(), output.begin(), output.end());
}

我是不是做错了什么...
还有什么更好的方法来同步这个过程？

【问题讨论】：

另外，附注：在std::vector always 的开头插入需要复制/移动整个向量。这将很快花费很长时间。您应该只在std::vector 的end 处插入。如果需要在开头插入，请使用std::deque 或std::list 或在末尾反向插入，然后将向量反向。

标签： c++ multithreading c++11 c++14 c++17

【解决方案1】：

您需要将互斥锁设置为一个实例，它为每个实例生成一个锁。

mutex m;
void insert_output() {
    lock_guard<mutex> lockGuard(m);
    Resources::results.insert(Resources::results.begin(), output.begin(), output.end());
}

【讨论】：

好的，这很好，但下一个问题是我应该将 mutex m 声明为静态变量，因为正如您所说的“将互斥锁设为一个实例”以避免“每个实例锁定”？

【解决方案2】：

向量必须只有一个互斥体。所以你应该在向量旁边添加互斥锁，例如在Resources 中作为results_mutex。如果results 是静态成员，那么互斥锁也应该是静态成员（因此向量只有一个互斥锁）。

然后，您还必须在访问向量的所有操作上锁定互斥锁，这些操作可能与调用insert_output 并行执行，而不是仅在插入操作上。

在您当前的代码中，您在每次调用时都会创建一个新的互斥体，这完全没有意义。

【讨论】：

插入是任何线程使用结果向量的唯一地方...所有线程都有自己的输出结果来存储临时结果，一旦完成，它们会将输出插入主共享结果向量中。所以，我要确保结果向量只在一个地方使用......我想问我是否应该将该互斥锁声明为静态变量，以确保它在所有线程之间共享，就像我对主要结果向量所做的那样.
@xyzxyz 如果是这种情况，您可以简单地将m 声明为static 或在函数外部声明为全局并完成它，是的，但这不是一个干净的解决方案。它之所以起作用，只是因为results 是一个静态变量，如果它是一个非静态成员，它将无法正常工作。如果互斥锁直接与它所保护的对象配对，也更容易推理代码。
嘿，我应该把 lock_guard 也放在资源类中...作为静态成员吗？
@xyzxyz 不，lock_guard 始终应该是您打算访问受保护对象的块中的自动变量（并在实际访问之前声明）。如果有多个这样的地方，你会使用多个lock_guards，但仍然只有一个互斥体。

【解决方案3】：

稍微增强规范，这变得非常简单。如果您有n 线程，每个线程都创建m 结果，只需使用n*m 元素创建您的向量，并让每个线程将其结果复制到适当的子范围中。所以线程j 通过results[j*m + m - 1] 将其结果复制到results[j*m]。不需要同步，因为没有线程同时修改同一个元素。

更一般地说，如果您提前知道每个线程将创建多少个结果，您可以适当地平铺结果向量，以免写入冲突。

【讨论】：