并行填充向量，顺序不重要答案

【问题标题】：Populating a vector in parallel, order not important并行填充向量，顺序不重要
【发布时间】：2016-12-16 20:24:19
【问题描述】：

我必须创建一个包含 k 个元素的向量。每个线程都会创建它的部分，比如说 k * 25%，并且必须将它放入向量中的任何索引处。在example 的驱使下，我正准备做这样的事情：

std::atomic<std::vector<aClass<templatedType>>> H;

但这不起作用：

/Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin/../include/c++/v1/atomic:823:13: error: 
      _Atomic cannot be applied to type
      'std::__1::vector<StableHashFunction<int>,
      std::__1::allocator<StableHashFunction<int> > >' which is not trivially
      copyable
    mutable _Atomic(_Tp) __a_;

因为它不是简单可复制的——而且解决方法也不是很好。此外，我需要它是原子的吗？

这就是问题，当我不关心顺序时，我还应该使用原子吗？换句话说，数据竞争是否只影响元素的顺序，或者它们会导致其他副作用，比如躲避一个元素（所以最后只有 k - 1 个元素而不是 k 个元素）？

【问题讨论】：

push_back() 或 emplace_back() 不是原子操作，因此您必须使用诸如 std::mutex 之类的同步机制来保护它们。
创建一个大小为 K 的向量，然后每个线程更新该向量的一部分，这样就不会在线程之间共享数据。
@Jarod42 这也是我的第一个想法，但要做到这一点，您需要默认构造向量中的所有元素。
@gsamaras 好吧，如果你按照我的建议去做，那么只有在 CPU 密集型工作来计算应该用于初始化向量的值时才有意义。别担心，我只是很少投赞成票；）。
顺便说一句，@πάνταῥεῖ 不是关于互斥锁的回答...如果您需要将工作负载分成不同的线程，那么您可能关心性能。如果你关心性能，你应该尽可能多地编写每个并行化，尽可能少互斥/原子少/共享内存，因为线程之间的同步非常昂贵，你可能会浪费掉通过运行节省的所有时间在平行下。所以只要你的向量计算在线程之间是独立的，确保目标内存也是，那么你就不需要任何锁定和同步，只需要等待所有线程完成+合并结果。

标签： c++ multithreading stl parallel-processing stdthread

【解决方案1】：

当您尝试并行插入项目时，只有当向量必须更改其大小时才会出现问题：并发插入必须更新内存中的相同位置，从而导致不正确的行为（崩溃、丢失项目等）

但是，同时设置现有向量的不同元素不会导致问题，因此解决此问题的常见方法是预先分配向量。

这种方法需要向量元素的默认构造函数，以及每个线程将要放入向量中的项目的确切数量的前期知识。例如，如果您知道线程 0 将放置 100 个元素，线程 1 将放置 120 个元素，线程 2 将放置 110 个元素，则您预先分配了 100+120+110 个元素的向量，并且给每个线程自己的初始索引：0、100 和 220。现在每个线程都可以将项目放入向量中，而不会遇到并发问题。

【讨论】：

我对行缓存很好奇。如果索引 99 和 100 的元素在同一缓存行上会发生什么？
@Amadeus 这称为虚假共享，是一个有效的问题。如果线程都从头到尾，你可能看不到它。
@Amadeus 这应该不会造成太大问题：碰巧首先写入的核心将使另一个核心的缓存行无效，因此下次请求数据时它必须从内存中读取.你所看到的只是一个小的减速，这甚至不应该是一个问题，因为当第一个线程即将写入位置 99 时，第二个线程应该长时间完成位置 100，一直写到位置 199 左右。

【解决方案2】：

如果你想将原子与向量或其他类一起使用，你可以使用指针来代替。我认为在您的情况下，您必须使用互斥锁来使线程安全地访问向量，或者使用 TBB library 。该库具有完成任务所需的所有功能。

【讨论】：

我不想使用任何库，但感谢您的提示，为可能感兴趣的未来用户 +1。