Question

我目前正在尝试使用C ++ STL容器解决线程安全问题。我最近试图通过使用std :: mutex作为成员变量来实现线程安全的std :: vector，然后才意识到虽然我可以通过锁定锁来使成员函数成为线程安全的，但我无法创建lib函数像std :: sort thread-safe一样，因为它们只获取begin（）/ end（）迭代器，这是STL中容器和算法之间基本分割的结果。

那么我想，如果我不能使用锁，软件事务内存（STM）怎么样？

所以现在我坚持这个：

#include <atomic>
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <thread>
#include <vector>

#define LIMIT 10

std::atomic<bool> start{false};
std::vector<char> vec;

void thread(char c)
{
    while (!start)
        std::this_thread::yield();

    for (int i = 0; i < LIMIT; ++i) {
        __transaction_atomic {
        vec.push_back(c);
        }
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(thread, '*');
    std::thread t2(thread, '@');

    start.store(true);

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

    for (auto i = vec.begin(); i != vec.end(); ++i)
        std::cout << *i;

    std::cout << std::endl;

    return EXIT_SUCCESS;
}

我编译的是：

g++ -std=c++11 -fgnu-tm -Wall

使用g ++ 4.8.2，它给出了以下错误：

error: unsafe function call to push_back within atomic transaction

我有点得到，因为push_back或sort或其他任何未声明的transaction_safe，但它留下了以下问题：

a）如何解决该错误？

b）如果我无法解决该错误，那么这些事务块通常用于什么？

c）如何实现无锁线程安全向量？！

提前致谢！

修改感谢目前为止的答案，但他们并没有真正划伤我的痒。让我给你举个例子：想象一下，我有一个全局向量，并且应该在多个线程之间共享对该向量的访问。所有线程都尝试进行排序插入，因此它们生成一个随机数并尝试以排序方式将此数字插入向量中，因此向量始终保持排序（包括重复的c）。要执行已排序的插入，他们使用std :: lower_bound来查找要插入的“索引”，然后使用vector.insert（）进行插入。

如果我为包含std :: mutex作为成员的std :: vector编写一个包装器，那么我可以编写包装函数，例如insert使用std :: lock_guard锁定互斥锁，然后执行实际的std :: vector.insert（）调用。但是std :: lower_bound并没有对成员互斥量有所了解。这是一个功能，而不是一个bug。

这使得我的线程非常糟糕，因为其他线程可以在某人正在执行他的lower_bound事情时更改向量。

我能想到的唯一解决办法：忘记包装器并为矢量设置一个全局互斥锁。每当有人想要对这个向量进行任何操作时，他都需要锁定。

这就是问题所在。使用这种全局互斥锁有哪些替代方案。这就是软件事务记忆的想法。

现在：如何在STL容器上使用STM？（和a），b），c）来自上面）。

Answer 1

我相信你可以使STL容器100％线程安全的唯一方法是将它包装在你自己的对象中（保持实际的容器私有）并在你的对象中使用适当的锁定（互斥，等等）以防止多线程访问STL容器。

这就是在每个容器操作周围锁定调用程序中的互斥锁的道德等同物。

为了使容器真正具有线程安全性，您必须使用容器代码，而这些代码没有任何规定。

编辑：还有一点需要注意 - 请注意您为包装器对象提供的界面。你不能很好地分发对存储对象的引用，因为这将允许调用者绕过包装器的锁定。因此，您不能仅仅使用互斥锁复制vector的接口，并希望工作正常。

Answer 2

我不确定我理解为什么你不能使用互斥锁。如果每次访问向量时都锁定互斥锁，那么无论您正在执行什么操作，您都确定一次只有一个线程正在使用它。根据您对安全载体的需求，肯定有改进的空间，但是互斥体应该是完全可行的。

锁定互斥锁 - ＆gt;调用std :: sort或者你需要的任何东西 - ＆gt;解锁互斥锁

如果在另一方面你想要的是在你的类上使用std :: sort，那么再次通过容器的迭代器提供线程安全的访问和读取方法，因为那些是那些std :: sort无论如何都需要使用才能对向量进行排序，因为它不是容器的朋友或任何类型的东西。

Answer 3

您可以使用简单的互斥锁使您的类线程安全。如另一个答案所述，您需要使用互斥锁在使用前锁定矢量，然后在使用后解锁。

小心！所有STL函数都可以抛出异常。如果你使用简单的互斥锁，如果任何函数抛出你将会遇到问题，因为互斥锁不会被释放。要避免此问题，请将互斥锁包装在一个在析构函数中释放它的类中。这是一个很好的编程实践，可以了解：http://c2.com/cgi/wiki?ResourceAcquisitionIsInitialization

使用软件事务内存的C ++ std :: vector访问

3 个答案: