多个线程可以在不同的地方访问一个向量吗？

Posted 2023-02-22

【中文标题】多个线程可以在不同的地方访问一个向量吗？

【英文标题】：Can multiple threads access a vector at different places?

【发布时间】：2010-06-01 16:06:29

【问题描述】：

假设我有一个 int 向量，我预先填充了 100 个值为 0 的元素。

然后我创建 2 个线程并告诉第一个线程用数字填充元素 0 到 49，然后告诉线程 2 用数字填充元素 50 到 99。这可以做到吗？否则，实现这一目标的最佳方法是什么？

谢谢

【问题讨论】：

在最近的 video 中，Stephan T. Lavavej 确认这很好用 @ 39:12 :)

好吧，我实现了它，它在我的 quad 上是 4 倍，在我的 duo 上是 2 倍，所以并不慢

【参考方案1】：

是的，这应该没问题。只要你能保证不同的线程不会修改同一个内存位置，就没有问题。

【讨论】：

我认为这实际上应该是“......只要你保证没有线程修改另一个线程访问的内存位置，无论是读取还是写入访问。”

需要注意的是，即使它应该可以工作，但由于相互缓存失效，它很可能会很慢。

多个线程试图读取向量的相同内存位置怎么办？希望没问题？

【参考方案2】：

是的，对于大多数向量的实现，应该可以这样做。也就是说，这在大多数系统上的性能会很差，除非您有大量元素并且您正在访问彼此相距很远的元素，因此它们不会位于同一缓存行上......否则，在许多系统上，两个线程将来回使彼此的缓存无效（如果您经常读取/写入这些元素），从而导致两个线程中的大量缓存未命中。

【讨论】：

我相信 Windows/Linux 线程的实现不会使缓存失效，因为不同的线程在同一个虚拟内存上工作，不像不同的进程。

@Oak，这与操作系统无关。这是由处理器缓存实现的。在具有一致性缓存的 x86 等系统上，写入已被多个内核缓存的内存地址将需要发出读取独占（无效）操作以保持缓存一致性。

【参考方案3】：

“vector 不是线程安全的”这一事实并不意味着什么。 这样做没有问题。

此外，您不必在堆上分配向量（作为建议的答案之一）。您只需确保向量的 lifetime 涵盖线程的生命周期（更准确地说 - 这些线程访问向量的位置）。

当然，因为您希望两个线程都在 same 向量上工作 - 它们必须通过指针/引用而不是值从某处接收它。

从不同线程中访问数组的相同元素也绝对没有问题。但是，您应该知道您的线程不是唯一访问它的线程，并分别对待它。

简单来说——从不同的线程中访问一个数组是没有问题的。 从不同的线程访问相同的元素就像从不同的线程访问单个变量 - 相同的预防措施/后果。

您唯一需要担心的情​​况是添加新元素时，这在您的情况下是不可能的。

【参考方案4】：

C++11 起：

同一容器中的不同元素可以同时修改 由不同的线程，除了 std::vector 的元素 （例如，std::future 对象的向量可以接收值 来自多个线程）。

cppreference 详细讨论了容器here 的线程安全性。 在Quora post 中找到了链接。

【参考方案5】：

没有理由不能这样做。但是，一旦您开始混合访问（两个线程访问同一个元素），就会变得更具挑战性。

【参考方案6】：

vector 不是线程安全的。您需要保护线程之间的向量。在您的情况下，它取决于 vector 实现。如果vector内部数据是从不同线程访问\修改的，则完全依赖vector impl。

【讨论】：

假设他使用的是“向量”而不是向量 (c++/c) - 访问不同位置有什么危险？

【参考方案7】：

使用数组可以确定（线程不会访问相同的内存区域）；但如前所述，如果您使用 std::vector 类，结果可能取决于它的实现方式。实际上，我看不到向量类上​​ [] 的实现如何是线程不安全的（假设线程尝试访问不同的“索引”），但它可能是。 解决方法是：坚持使用数组，或者使用信号量或类似的方式控制对向量的访问。

【参考方案8】：

这应该没问题，但由于错误共享，您最终会导致性能不佳，每个线程都可能使彼此的缓存行无效

【参考方案9】：

你所描述的很有可能，应该说得很好。

但是请注意，线程需要在std::vector* 上工作，即指向原始向量的指针——您可能应该在堆上分配向量，而不是在堆栈上。如果直接传递向量，则会调用复制构造函数并在每个线程上创建数据的单独副本。

还有很多更微妙的方法可以解决这个问题，就像多线程编程一样。但是原则上你描述的会很好用。

【讨论】：

为什么在 std::vector 提供迭代器时使用指向向量的指针。只要您不调整向量的大小，它们就会是有效的迭代器。