C++：为 std::vector 分配内存，然后并行初始化其元素答案

【问题标题】：C++: Allocate memory for an std::vector then initialize its elements in parallelC++：为 std::vector 分配内存，然后并行初始化其元素
【发布时间】：2020-04-10 08:17:51
【问题描述】：

我有一个用例来创建一个带有许多元素的std::vector，每个元素都是一个简单但非原始的类型（POD 结构）。向量和类型足够大/复杂，如下所示，

std::vector<U> v;
v.resize(1000000000);
for(size_t i=0;i<v.size();++i){/* initialize v[i] */}

resize 调用速度明显变慢。这很浪费，因为resize 默认初始化所有这些条目，然后我将循环执行并将它们全部设置为正确/有用的值。

我想做的是为向量分配所有内存，但不初始化任何条目，然后并行执行并初始化所有条目，例如使用 OpenMP

std::vector<U> v;
v.reserve(1000000000);
#pragma omp parallel for
for(size_t i=0;i<v.size();++i){/* initialize v[i] */}

但是，reserve 实际上并没有改变v 的大小，所以我必须在我的循环中继续执行push_back，这不会保持元素的正确顺序（这在我的用例）；我真的很想在我的循环体中写v[i] = ... 之类的东西。

有没有办法分配/“初始化”一个向量而不初始化它的任何元素，然后并行填充/初始化所有元素？

【问题讨论】：

如果你有 POD，那么默认 ctor 什么都不做，不是吗？
@SlavasupportsMonica 通常，矢量实现会在 POD 类型上调用 memset，虽然速度很快，但仍会产生一些成本。
如果你知道你需要的大小，为什么不使用老式的数组呢？
@Chipster，所以不要把它放在堆栈上。 auto v = std::make_shared<U[]>(1000000000)
@Born2Smile，嗯，没错。但这不是唯一的问题。还有dynamically allocated and normal arrays will still default construct的问题，OP表示有兴趣不做。

标签： c++ vector openmp

【解决方案1】：

您的选择是：

将std::vector 替换为其他选项（例如uvector）
使用某种库无需初始化即可调整大小，例如来自 Facebook 的 UninitializedMemoryHacks。

执行调整大小后，您可以按常规方式使用 OpenMP。

【讨论】：

【解决方案2】：

这取决于你的类型 U 的默认构造函数。如果默认构造函数很便宜，那么您不太可能获得任何并行化的东西。

struct U {
   int a, b, c;
   U():a(0), b(1), c(2) {}
};

如果你的默认构造函数很昂贵，将它分成两部分会更有意义：一个用于默认初始化，一个用于实际初始化的函数。

struct U {
   vector<int> a;
   U() {}
   void init(int n) { a.resize(n); }
};

在这两种选择中，对向量的常规调整大小或分配调用将很难被击败。

如果你真的打算这样做，你可以使用 reinterpret_cast 到一个数组。这样就不会调用默认构造函数了。

U * u_array = reinterpret_cast<U*>(malloc(100*sizeof(U)));

我强烈建议不要使用最后一个选项。

【讨论】：

请注意，malloc 解决方案的理想情况是 struct U 仅包含 POD 类型。在U 包含std::vector 列出的情况下，您必须在free 在您的malloc'd 数组上调用之前，在U 中释放由vector 持有的资源。更不用说在你的数组中构建 U 的箍了。
你是完全正确的。当你使用 reinterpret_cast 时，你真的需要知道你在做什么。