如何“原子地”总结 C++ 向量的元素？

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何“原子地”总结 C++ 向量的元素？

【英文标题】：How to sum up elements of a C++ vector "atomically"?

【发布时间】：2021-09-12 15:21:57

【问题描述】：

summing up elements of a C++ vector 有多种方式，但如何“原子地”保证这一点？在求和动作期间，向量的元素可能被其他线程修改，导致未知结果。有没有一种无锁的方式来防止向量被修改，直到求和完成？

【问题讨论】：

你能给出一个场景，你可以计算一个过时的向量总和，这个向量（看起来）被其他线程严重改变了？为什么需要无锁？

如果向量很大，那么任何“真正的原子”操作都可能对操作系统产生可怕的后果。

不，没有。根据定义，任何阻止向量被修改的东西都是锁。

我正在多线程上下文中实现滑动窗口限制器。它是通过向量实现的。当一个请求来的时候，我需要对vector求和，判断是否接受当前的请求，如果接受，就会做vector[index]++。

另一种选择是保持流动总和。然后问题将转移到拥有一个原子（且无锁）+=，并确保线程保持更新总和。当然，这只有在总和的变化率不高于读取总和的频率时才有意义。

【参考方案1】：

在线程之间共享对向量的可变引用可能会导致非常奇怪的错误。例如。读取迭代器可以通过在另一个线程中追加或删除项目来失效。

恕我直言，唯一的解决方案是将向量隐藏在某个层后面，该层记录了修改线程中的插入/删除/更新，这样该线程就不必获取互斥体，因此不会阻塞。一旦它可以获取互斥体，它就可以应用排队的突变。

也就是说，您可以考虑让向量一次只由一个线程拥有和引用，以避免所有这些问题。

【讨论】：

您将如何使用插入/删除/更新来保护日志？您不能在 C++ 模型中抽象出线程同步。