C++ 安全并发访问容器元素
2014-9-24 flyfish
标准库STL的vector, deque, list等等不是线程安全的
例如 线程1正在使用迭代器（iterator）读vector
线程2正在对该vector进行插入操作，使vector重新分配内存，这样就造成线程1中的迭代器失效
STL的容器
多个线程读是安全的，在读的过程中，不能对容器有任何写入操作
多个线程可以同时对不同的容器做写入操作。
不能指望任何STL实现来解决线程难题，必须手动做同步控制.
将C语言梳理一下，分布在以下10个章节中：
方案1 对vector进行加锁处理
effective STL给出的Lock框架
template //一个为容器获取和释放互斥体的模板
class Lock
{ //框架；其中的很多细节被省略了
public:
Lock(const Container& container) :c(container)
{
getMutexFor(c);
//在构造函数中获取互斥体
}
~Lock()
{
releaseMutexFor(c);
//在析构函数中释放它
}
private: const Container& c;
};
如果需要实现工业强度，需要做更多的工作。
方案2 微软的Parallel Patterns Library (PPL)
看MSDN
PPL 提供的功能
1 Task Parallelism: a mechanism to execute several work items (tasks) in parallel
任务并行：一种并行执行若干工作项（任务）的机制
2 Parallel algorithms: generic algorithms that act on collections of data in parallel
并行算法：并行作用于数据集合的泛型算法
3 Parallel containers and objects: generic container types that provide safe concurrent access to their elements
并行容器和对象：提供对其元素的安全并发访问的泛型容器类型
示例是对斐波那契数列（Fibonacci）的顺序计算和并行计算的比较
顺序计算是
使用 STL std::for_each 算法
结果存储在 std::vector 对象中。
并行计算是
使用 PPL Concurrency::parallel_for_each 算法
结果存储在 Concurrency::concurrent_vector 对象中。
// parallel-fibonacci.cpp
// compile with: /EHsc
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace Concurrency;
using namespace std;
// Calls the provided work function and returns the number of milliseconds
// that it takes to call that function.
template
__int64 time_call(Function&& f)
{
__int64 begin = GetTickCount();
f();
return GetTickCount() - begin;
}
// Computes the nth Fibonacci number.
int fibonacci(int n)
{
if(n < 2)
return n;
return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}
int wmain()
{
__int64 elapsed;
// An array of Fibonacci numbers to compute.
array a = { 24, 26, 41, 42 };
// The results of the serial computation.
vector> results1;
// The results of the parallel computation.
concurrent_vector> results2;
// Use the for_each algorithm to compute the results serially.
elapsed = time_call([&]
{
for_each (a.begin(), a.end(), [&](int n) {
results1.push_back(make_tuple(n, fibonacci(n)));
});
});
wcout << L"serial time: " << elapsed << L" ms" << endl;
// Use the parallel_for_each algorithm to perform the same task.
elapsed = time_call([&]
{
parallel_for_each (a.begin(), a.end(), [&](int n) {
results2.push_back(make_tuple(n, fibonacci(n)));
});
// Because parallel_for_each acts concurrently, the results do not
// have a pre-determined order. Sort the concurrent_vector object
// so that the results match the serial version.
sort(results2.begin(), results2.end());
});
wcout << L"parallel time: " << elapsed << L" ms" << endl << endl;
// Print the results.
for_each (results2.begin(), results2.end(), [](tuple& pair) {
wcout << L"fib(" << get<0>(pair) << L"): " << get<1>(pair) << endl;
});
}
命名空间Concurrency首字母大写，一般命名空间全是小写。