这个并行循环会导致数据竞争吗？

Question

我在并行循环之前用std::pair<Object, bool> 填充了std::vector。布尔值都初始化为true。循环大致如下：

for (int x = 0; x < xMax; ++x) // can parallelising the loop in x cause a data race?
    for (int y = 0; y < yMax; ++y)
        for (auto& i : vector)
            if (i.first.ConstantFunctionDependingOnlyOnInput(x, y))
                i.second = false;

由于我们只是将布尔值设置为false，我认为这不会导致数据竞争，但我不相信我对多线程的直觉。之后对该布尔结果进行的操作在单个线程中完成（使用标准算法擦除向量中bool == true 处的所有元素。

我们将不胜感激。我打算使用std::atomics，但当然，它们不能用于std::vector，因为它们不可复制。

干杯！

Answer 1

这是一个可能失败的示例，而现实世界的代码正是以这种方式失败的。

    for (auto& i : vector)
        if (i.first.ConstantFunctionDependingOnlyOnInput(x, y))
            i.second = false;

编译器可能会按如下方式优化此代码：

for (auto& i : vector);
{
     bool j = i.second;
     bool k = i.first.Function(x, y);
     i.second = k ? false : j;
}

这可能导致一个线程覆盖另一个线程的结果。这可能是一种合理的优化，因为无条件写入可能比有条件写入便宜，因为它不会被错误预测。

Answer 2

您是对的 - 在任何现实世界的系统上，这将完全符合您的预期（没有数据竞争）。虽然官方根据 C++ 标准未定义行为，但现实世界的系统并非以这种方式工作。 Here 是对包括这个问题在内的更广泛问题的回答。

以下是标准中的文本，但说明这是官方未定义的：

如果其中一个修改记忆，则两个表达式计算会发生冲突 location (1.7) 和另一个访问或修改相同的内存 位置。

如果您想要标准保证的安全性，您可以考虑atomic 内存访问。