【问题标题】:Do i have to mutex a reading operation while other threads are writing thread safe?当其他线程正在编写线程安全时,我是否必须互斥读取操作?
【发布时间】:2019-11-04 00:20:25
【问题描述】:

我对特定的多线程情况感到困惑,无法找到对这种情况的明确解释。在下面的代码中,两个自定义线程是写+读线程安全的,但主线程也在同时读取。所以这是我的问题:我是否也必须对读取功能进行互斥?还是绝对不可能使应用程序崩溃,例如向量中先前删除的指针的原因?希望大家能帮帮我,谢谢!

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

int g_i = 0;
std::vector<int> test;
std::mutex g_i_mutex;  // protects g_i

void safe_increment()
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(g_i_mutex);
    ++g_i;
    test.resize(test.size() + 1, 2);
    std::cout << std::this_thread::get_id() << ": " << g_i << '\n';

    for (std::vector<int>::const_iterator i = test.begin(); i != test.end(); ++i)
        std::cout << std::this_thread::get_id() << " thread vector: " << *i << '\n';
    // g_i_mutex is automatically released when lock
    // goes out of scope
}


void request_threadedvar()
{
    for (std::vector<int>::const_iterator i = test.begin(); i != test.end(); ++i)
        std::cout << std::this_thread::get_id() << " request threaded vector: " << *i << '\n';
}

int main()
{
    std::cout << "main: " << g_i << '\n';
    test.resize(test.size() + 1, 1);
    for (std::vector<int>::const_iterator i = test.begin(); i != test.end(); ++i)
        std::cout << "main vector: " << *i << '\n';

    std::thread t1(safe_increment);
    request_threadedvar();
    std::thread t2(safe_increment);

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

    std::cout << "main: " << g_i << '\n';
    for (std::vector<int>::const_iterator i = test.begin(); i != test.end(); ++i)
        std::cout << "main vector: " << *i << '\n';

}

【问题讨论】:

  • 如果任何线程正在写入共享数据,则对该共享数据的任何读取都会遇到竞争条件。所以,是的,main() 函数和“读取函数”需要使用互斥锁,如果至少有一个(潜在的)活动写入器。如果保证没有主动写入而只进行读取(例如,写入器在任何读取器线程开始之前终止,并且不再创建写入器),则读取器不需要同步。

标签: c++ multithreading vector thread-safety


【解决方案1】:

std::thread 执行线程和原来的main 执行线程都在调用同一个std::vector 对象的各种方法。

std::vector 的方法(或任何 C++ 库容器的方法)都不是线程安全的,因此从所有执行线程对它们的所有访问都必须按顺序排列(即受互斥体保护)。向量的内容是否被修改并不重要。 begin() 不是线程安全的。句号。等等……

雪上加霜的是,resize() 使所有现有迭代器对std::vector 的内容无效,因此由任何std::threads 执行的resize() 将立即使所有指向相同@987654331 的迭代器失效@其他线程正在使用的对象;因此必须对整个事情进行排序/锁定。

TL;DR:您必须使用互斥锁来访问std::vector。向量的内容是否被特定的执行线程修改并不重要。

附: std::vector 方法不是线程安全的问题与向量中任何内容的线程安全无关。如果您已经准备好向量内容的所有迭代器,并开始使用多个执行线程中的现有迭代器对向量中的内容进行处理:是否需要排序取决于向量中任何内容的固有性质及其线程-安全要求。

【讨论】:

  • 首先感谢您的解释!因此,如果我向主线程的读取函数添加锁,迭代器总是安全/有效的吗?而且上面的代码是完全线程安全的?
  • @SamVarshavchik "vector 的内容是否被修改都没有关系。": const 方法和包括begin() 在内的一些其他方法保证是如果从多个线程调用,则无数据竞争。因此,只要没有线程可能同时修改向量,一切都很好。 (timsong-cpp.github.io/cppwp/n4659/…) 当然,这里发生了修改,所以到处都需要互斥锁。我只是觉得你写它的方式可能被误解了。
  • 是的。经验法则是对向量的所有访问都必须受到互斥锁的保护。
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