多个线程同时在同一向量的不同向量上添加元素发生错误

Posted 2023-02-22

【中文标题】多个线程同时在同一向量的不同向量上添加元素发生错误

【英文标题】：Multiple threads add elements concurrently on different vectors of the same vector occurs error

【发布时间】：2020-03-12 09:25:40

【问题描述】：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <mutex>

struct A 
    std::vector<int> a;
;

struct B
    std::vector<A> b;
    std::mutex mtx;
;

void work(int id, struct B& b) 
    std::unique_lock<std::mutex> lck(b.mtx);

    b.b.push_back(A());
    struct A& a = b.b.back();

    lck.unlock();

    for(int i = 0; i < 1000; i++) 
        std::cout << id << " " << i << std::endl;
        a.a.push_back(i);
    


int main() 
    struct B b;
    std::thread t1, t2;

    t1 = std::thread([&] 
        work(1, b);
    );

    t2 = std::thread([&] 
        work(2, b);
    );

    t1.join();
    t2.join();

    return 0;

此代码出现一些错误（如分段错误）

正如我在上面写的，struct B 的向量为 struct A，struct A 的向量为 int。

第 1 步）每个线程将新的 struct A 元素推送到具有临界区的同一向量 (b.b)。

第 2 步）之后，每个线程将新的 int 元素推送到 struct A 的向量 a 中，每个都在没有临界区的情况下创建。

我认为将新元素同时推送到同一个向量应该会出现一些问题，但是将新元素同时推送到不同的向量应该不会出现错误。

如果我将整个work 函数放入临界区，则不会发生错误。

因此，我得出结论，将新元素推送到不同的向量不会发生错误，但是如果它们在同一个向量中，则会发生错误。

但我无法解释原因。有人请告诉我这件事。 :(

【问题讨论】：

我想我找到了原因。当我将新的struct A 推送到向量b.b 时，向量b.b 将被重新分配以增加容量。结果，struct A& a 将被释放并发生错误。

【参考方案1】：

当第二个线程将新值推送到b.b 时，该向量可能会调整大小。如果它被调整大小，所有对其元素的引用都将失效。所以第一个线程的引用A& a就失效了。

你可以

使用std::list（链表） resize() 向量 b.b 在使用它之前，所以它不需要稍后调整大小（或reserve()，在这里没有太大区别）

【参考方案2】：

std::vector 在您push_back 时重新分配其内存，因为它需要额外的内存。 如果您 reserve() 向量，它不会重新分配，直到它需要额外的内存。