无锁定的多个矢量编写器

Posted 2023-02-22

【中文标题】无锁定的多个矢量编写器

【英文标题】：Multiple vector writers without locking

【发布时间】：2018-01-03 13:33:51

【问题描述】：

我有几个线程写在一个向量中。不同的线程可能会尝试写入相同的字节。没有读取。我可以像示例中那样只使用atomic_fecth_or()，这样向量就会变得线程安全吗？它使用 GCC 编译，没有错误或警告。

    std::vector<std::atomic<uint8_t>> MapVis(1024*1024); 

    void threador()
    
    ...
    std::atomic_fetch_or(&MapVis[i], testor1); 
    

【问题讨论】：

我看不出这种方法行不通的任何原因，但尝试为每个线程提供一个向量实例（包含常规 uint8_t）然后合并结果。

向量有一个固定大小，只有在运行时才知道。

我无法在线程之间划分向量，因为它表示几何位映射（矩形）。线程在不同的区域工作，但在边界，它们可以共享一些字节。

“如果你读取对象或写入不同的对象，从多个线程访问 std::vector 是完全可以的”。正如@VTT 在上面的评论中所建议的那样。

【参考方案1】：

它使用 GCC 编译，没有错误或警告

这没有任何意义，因为编译器不执行那种并发分析。有专门的静态分析工具可以做到这一点并取得不同程度的成功。

我可以只使用atomic_fetch_or ...

你当然可以，而且在每个人的层面上都是安全的std::atomic<uint8_t>。

...向量会变成线程安全的吗？

安全访问每个元素是不够的。您特别需要避免任何使迭代器无效的操作（交换、调整大小、插入、push_back 等）。

我不敢说 vector 在这种情况下是线程安全的 - 但你将自己限制在其接口的线程安全子集，因此它可以正常工作。

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请注意，正如 VTT 建议的那样，如果可能，最好为每个线程保留一个单独的部分向量。部分是因为它更容易证明正确，部分是因为它避免了内核之间的错误共享。

【参考方案2】：

是的，这保证是线程安全的，因为 atomic opperations 保证：

与中断、信号、并发进程和线程隔离

因此，当您以原子方式访问MapVis 的元素时，您可以保证写入它的任何其他进程已经完成。并且您的进程在完成写入之前不会被中断。

如果您使用非原子变量，则需要担心的是：

线程A获取MapVis[i]的值 线程 B 获取 MapVis[i] 的值 线程 A 将 ored 值写入MapVis[i] 线程 B 将 ored 值写入MapVis[i]

如您所见，线程 B 需要等到线程 A 完成写入，否则它只会将线程 A 的更改踩到 MapVis[i]。使用原子变量，读取和写入不能被并发线程中断。这意味着线程 B 不能中断线程 A 的读写操作。