对 std::vector 元素的赋值是线程安全的吗？

Posted 2023-03-15

【中文标题】对 std::vector 元素的赋值是线程安全的吗？

【英文标题】：Is assignment to a std::vector element thread-safe?

【发布时间】：2017-05-14 06:05:38

【问题描述】：

我创建了一个线程池，它同时写入同一个向量。

这个实现线程安全吗？

如果不是，我应该如何解决？

std::vector<double> global_var;

void func1(int i)

    global_var[i]=some_computation(i /* only depends on i */);


void load_distribution()

    const int N_max=100;
    global_var.assign(N_max,0.0);
    std::vector<std::thread> th_pool;
    for(long i=0;i<N_max;i++)
        th_pool.push_back(std::thread(func1,i));

    for(std::thread& tp : th_pool)
        tp.join();

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更新

在所有线程终止之前，global_var 不会被程序的任何其他部分触及。

【问题讨论】：

虽然我不想承认，但当前的 sn-p 实际上是线程安全的。 ...不过，你的设计真的很脆弱。您的代码的另一部分可能会修改global_var，这将引入未定义的行为

@WhiZTiM 我保证，在所有线程终止之前，global_var 不会被程序的任何其他部分更改。

完整代码here以防万一。

【参考方案1】：

假设您的 global 向量没有被任何其他代码部分修改，那么您的代码是线程安全的。

每个线程都将写入（访问）向量的不同单元格，因此不存在“脏更新”问题。

此外，向量的类型是双精度型，在现代架构中大于 WORD 型。所以每个数组单元格之间不会相互重叠。

【讨论】：

非常感谢。如果我使用vector<complicatedObj> 会怎样。有什么问题吗？

@ar2015 如果内存以对齐方式分配，则不会

什么是对齐方式的内存分配或什么是非对齐方式的例子？

@ar2015 几个月前我已经回答了这个问题。如果你想看here

正如您所说，如果我使用vector<complicatedObj>，其中complicatedObj 本身包含多个vectors，则代码可能会失败。我说的对吗？

【参考方案2】：

[container.requirements.dataraces]/1-2:

1 为避免数据争用 ([res.on.data.races])， 实现应将以下函数视为const： begin、end、rbegin、rend、front、back、data、[...]、at 和，除了关联或无序 关联容器，operator[]。

2 尽管有 ([res.on.data.races])，但仍需要实现 当包含对象的内容在 同一个容器中的不同元素，除了vector<bool>，是 同时修改。

【参考方案3】：

一般来说，std::vector 不是线程安全的，但上面的代码可以工作，因为支持数组是使用assign() 方法预先分配的。

只要编写者不重新分配后备数组，代码就可以工作。 assign() 方法会预先分配足够的空间，因此线程写入时不会发生这种情况。

【讨论】：

其实一个assignment已经用过了global_var.assign(N_max,0.0);

如果我使用 vector<object> 代替 vector<double> 会怎样，它内部将包含其他向量。在这种情况下，赋值会使向量无效吗？

@ar2015 ：不，它不会修改外部向量，它只会触及每个元素的内容。并且由于外部支持数组不会被修改，特定元素的修改将是线程安全的。当然，只要只有一根线接触它们。