Question

我打算声明一个原子变量向量，用作多线程程序中的计数器。这是我试过的：

#include <atomic>
#include <vector>

int main(void)
{
  std::vector<std::atomic<int>> v_a;
  std::atomic<int> a_i(1);
  v_a.push_back(a_i);
  return 0;
}

这是gcc 4.6.3的烦人冗长的错误信息：

In file included from /usr/include/c++/4.6/x86_64-linux-gnu/./bits/c++allocator.h:34:0,
             from /usr/include/c++/4.6/bits/allocator.h:48,
             from /usr/include/c++/4.6/vector:62,
             from test_atomic_vec.h:2,
             from test_atomic_vec.cc:1:
/usr/include/c++/4.6/ext/new_allocator.h: In member function ‘void __gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::construct(__gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::pointer, const _Tp&) [with _Tp = std::atomic<int>, __gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::pointer = std::atomic<int>*]’:
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_vector.h:830:6:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(const value_type&) [with _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = std::atomic<int>]’
test_atomic_vec.cc:10:20:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.6/ext/new_allocator.h:108:9: error: use of deleted function ‘std::atomic<int>::atomic(const std::atomic<int>&)’
/usr/include/c++/4.6/atomic:538:7: error: declared here
In file included from /usr/include/c++/4.6/vector:70:0,
             from test_atomic_vec.h:2,
             from test_atomic_vec.cc:1:
/usr/include/c++/4.6/bits/vector.tcc: In member function ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::_M_insert_aux(std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator, _Args&& ...) [with _Args = {const std::atomic<int>&}, _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<std::atomic<int>*, std::vector<std::atomic<int> > >, typename std::_Vector_base<_Tp, _Alloc>::_Tp_alloc_type::pointer = std::atomic<int>*]’:
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_vector.h:834:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(const value_type&) [with _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = std::atomic<int>]’
test_atomic_vec.cc:10:20:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.6/bits/vector.tcc:319:4: error: use of deleted function ‘std::atomic<int>::atomic(const std::atomic<int>&)’
/usr/include/c++/4.6/atomic:538:7: error: declared here
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_vector.h:834:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(const value_type&) [with _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = std::atomic<int>]’
test_atomic_vec.cc:10:20:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.6/bits/vector.tcc:319:4: error: use of deleted function ‘std::atomic<int>& std::atomic<int>::operator=(const std::atomic<int>&)’
/usr/include/c++/4.6/atomic:539:15: error: declared here
In file included from /usr/include/c++/4.6/x86_64-linux-gnu/./bits/c++allocator.h:34:0,
             from /usr/include/c++/4.6/bits/allocator.h:48,
             from /usr/include/c++/4.6/vector:62,
             from test_atomic_vec.h:2,
             from test_atomic_vec.cc:1:
/usr/include/c++/4.6/ext/new_allocator.h: In member function ‘void __gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::construct(__gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::pointer, _Args&& ...) [with _Args = {std::atomic<int>}, _Tp = std::atomic<int>, __gnu_cxx::new_allocator<_Tp>::pointer = std::atomic<int>*]’:
/usr/include/c++/4.6/bits/vector.tcc:306:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::_M_insert_aux(std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator, _Args&& ...) [with _Args = {const std::atomic<int>&}, _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<std::atomic<int>*, std::vector<std::atomic<int> > >, typename std::_Vector_base<_Tp, _Alloc>::_Tp_alloc_type::pointer = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_vector.h:834:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(const value_type&) [with _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = std::atomic<int>]’
test_atomic_vec.cc:10:20:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.6/ext/new_allocator.h:114:4: error: use of deleted function ‘std::atomic<int>::atomic(const std::atomic<int>&)’
/usr/include/c++/4.6/atomic:538:7: error: declared here
In file included from /usr/include/c++/4.6/vector:61:0,
             from test_atomic_vec.h:2,
             from test_atomic_vec.cc:1:
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_algobase.h: In static member function ‘static _BI2 std::__copy_move_backward<true, false, std::random_access_iterator_tag>::__copy_move_b(_BI1, _BI1, _BI2) [with _BI1 = std::atomic<int>*, _BI2 = std::atomic<int>*]’:
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_algobase.h:581:18:   instantiated from ‘_BI2 std::__copy_move_backward_a(_BI1, _BI1, _BI2) [with bool _IsMove = true, _BI1 = std::atomic<int>*, _BI2 = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_algobase.h:590:34:   instantiated from ‘_BI2 std::__copy_move_backward_a2(_BI1, _BI1, _BI2) [with bool _IsMove = true, _BI1 = std::atomic<int>*, _BI2 = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_algobase.h:661:15:   instantiated from ‘_BI2 std::move_backward(_BI1, _BI1, _BI2) [with _BI1 = std::atomic<int>*, _BI2 = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/vector.tcc:313:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::_M_insert_aux(std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator, _Args&& ...) [with _Args = {const std::atomic<int>&}, _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<std::atomic<int>*, std::vector<std::atomic<int> > >, typename std::_Vector_base<_Tp, _Alloc>::_Tp_alloc_type::pointer = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_vector.h:834:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(const value_type&) [with _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = std::atomic<int>]’
test_atomic_vec.cc:10:20:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_algobase.h:546:6: error: use of deleted function ‘std::atomic<int>& std::atomic<int>::operator=(const std::atomic<int>&)’
/usr/include/c++/4.6/atomic:539:15: error: declared here
In file included from /usr/include/c++/4.6/vector:63:0,
             from test_atomic_vec.h:2,
             from test_atomic_vec.cc:1:
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_construct.h: In function ‘void std::_Construct(_T1*, _Args&& ...) [with _T1 = std::atomic<int>, _Args = {std::atomic<int>}]’:
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_uninitialized.h:77:3:   instantiated from ‘static _ForwardIterator std::__uninitialized_copy<_TrivialValueTypes>::__uninit_copy(_InputIterator, _InputIterator, _ForwardIterator) [with _InputIterator = std::move_iterator<std::atomic<int>*>, _ForwardIterator = std::atomic<int>*, bool _TrivialValueTypes = false]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_uninitialized.h:119:41:   instantiated from ‘_ForwardIterator std::uninitialized_copy(_InputIterator, _InputIterator, _ForwardIterator) [with _InputIterator = std::move_iterator<std::atomic<int>*>, _ForwardIterator = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_uninitialized.h:259:63:   instantiated from ‘_ForwardIterator std::__uninitialized_copy_a(_InputIterator, _InputIterator, _ForwardIterator, std::allocator<_Tp>&) [with _InputIterator = std::move_iterator<std::atomic<int>*>, _ForwardIterator = std::atomic<int>*, _Tp = std::atomic<int>]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_uninitialized.h:269:24:   instantiated from ‘_ForwardIterator std::__uninitialized_move_a(_InputIterator, _InputIterator, _ForwardIterator, _Allocator&) [with _InputIterator = std::atomic<int>*, _ForwardIterator = std::atomic<int>*, _Allocator = std::allocator<std::atomic<int> >]’
/usr/include/c++/4.6/bits/vector.tcc:343:8:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::_M_insert_aux(std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator, _Args&& ...) [with _Args = {const std::atomic<int>&}, _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::iterator = __gnu_cxx::__normal_iterator<std::atomic<int>*, std::vector<std::atomic<int> > >, typename std::_Vector_base<_Tp, _Alloc>::_Tp_alloc_type::pointer = std::atomic<int>*]’
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_vector.h:834:4:   instantiated from ‘void std::vector<_Tp, _Alloc>::push_back(const value_type&) [with _Tp = std::atomic<int>, _Alloc = std::allocator<std::atomic<int> >, std::vector<_Tp, _Alloc>::value_type = std::atomic<int>]’
test_atomic_vec.cc:10:20:   instantiated from here
/usr/include/c++/4.6/bits/stl_construct.h:76:7: error: use of deleted function ‘std::atomic<int>::atomic(const std::atomic<int>&)’
/usr/include/c++/4.6/atomic:538:7: error: declared here

我该如何解决这个问题？

当我使用push_back()注释掉该行时，错误消失。

编辑：我编辑了帖子...对于那些看到第一篇帖子的人来说，错误令人尴尬的是我使用了gcc代替g++：\

Answer 1

正如评论中提到的closely related question所述，std::atomic<T>不是可复制构建的，也不是可复制的。

没有这些属性的对象类型不能用作std::vector的元素。

但是，应该可以在std::atomic<T>元素周围创建一个可复制构造和可复制分配的包装器。它必须使用load()的{{1}}和store()成员函数来提供构造和赋值（这是上面提到的问题的接受答案所描述的想法）：

std::atomic<T>

编辑：正如Bo Persson正确指出的那样，包装器执行的复制操作不是原子的。它使您能够复制原子对象，但复制本身不是原子的。这意味着对atomics的任何并发访问都不得使用复制操作。这意味着不能同时对矢量本身进行操作（例如添加或删除元素）。

示例：例如，如果一个线程修改存储在其中一个原子中的值，而另一个线程将新元素添加到向量，则可能会发生向量重新分配，并且第一个线程修改的对象可能会从该位置复制一个位置。矢量到另一个。在这种情况下，第一个线程执行的元素访问与第二个线程触发的复制操作之间会存在数据竞争。

Answer 2

在我看来，atomic<T>没有复制构造函数。就我所知，也不是移动构造函数。

可能需要使用vector<T>::emplace_back()在向量中就地构建原子。唉，我现在没有C ++ 11编译器，或者我去测试它。

Answer 3

首先回答您的标题问题：您可以轻松地宣布 std::vector<std::atomic<...>>，就像您在示例中所做的那样。

但是，由于缺少std::atomic<>个对象的复制或移动构造函数，因此vector对push_back()的使用将受到限制，因为您发现了operator[]上的编译错误。基本上你不能做任何会调用任何构造函数的东西。

这意味着您的矢量大小必须在构造时固定，您应该使用.at()或std::vector<std::atomic<int>> v_a(1); std::atomic<int> a_i(1); v_a[0] = a_i;来操纵元素。对于您的示例代码，以下工作¹：

std::deque

如果“构造中的固定尺寸”限制过于繁重，则可以使用std::deque<std::atomic<int>> d; d.emplace_back(1); d.emplace_back(2); d.pop_back();代替。这使您可以安置对象，动态增长结构，而无需复制或移动构造函数，例如：

pop_back()

然而，仍有一些限制。例如，您可以erase()，但不能使用更通用的erase()。这些限制是有道理的：std::deque使用的连续存储块中间的std::atomic<>通常需要元素的移动，因此需要复制/移动构造函数或赋值运算符。

如果您不能忍受这些限制，您可以按照其他答案中的建议创建一个包装类，但要注意底层实现：它使毫无意义移动{{1}对象一旦被使用：它将破坏同时访问对象的任何线程。复制/移动构造函数的唯一合理用途通常是在将这些对象的集合发布到其他线程之前对其进行初始设置。

¹除非你使用英特尔的icc编译器，fails with an internal error编译这段代码。

Answer 4

正如其他人已经正确指出的那样，编译器错误的原因是std :: atomic明确地禁止了复制构造函数。

我有一个用例，我希望STL地图的便利性（特别是我使用地图的地图，以实现原子的稀疏二维矩阵，所以我可以做int val = my_map[10][5]之类的事情。在我的情况下，程序中只有一个这个映射的实例，所以它不会被复制，甚至更好我可以使用支撑初始化初始化整个事物。所以非常不幸的是，虽然我的代码永远不会尝试复制单个元素或地图本身，但我无法使用STL容器。

我最终使用的解决方法是将std :: atomic存储在std :: shared_ptr中。这有利可图，但可能是骗局：

优点：

可以将std :: atomic存储在任何STL容器中
不要求/限制仅使用某些STL容器方法。

Pro或Con（这方面的需求取决于程序＆＃39;用例）： - 给定元素只有一个共享原子。因此，复制shared_ptr或STL容器仍将为该元素生成单个共享原子。换句话说，如果复制STL容器并修改其中一个原子元素，则另一个容器的相应原子元素也将反映新值。

在我的情况下，由于我的使用案例，Pro / Con的特性没有实际意义。

这是使用此方法初始化std :: vector的简短语法：

#include <atomic>
#include <memory>
#include <vector>

std::vector<std::shared_ptr<std::atomic<int> > > vecAtomicInts
{
    std::shared_ptr<std::atomic<int> >(new std::atomic<int>(1) ),
    std::shared_ptr<std::atomic<int> >(new std::atomic<int>(2) ),
};

// push_back, emplace, etc all supported
vecAtomicInts.push_back(std::shared_ptr<std::atomic<int> >(new std::atomic<int>(3) ) );

// operate atomically on element
vecAtomicInts[1]->exchange(4);

// access random element
int i = *(vecAtomicInts[1]);

如何在C ++中声明一个原子向量

4 个答案: