Question

在线程访问共享的全局变量时，我无法提出确保互斥的算法。我试图编写一个可以使用全局变量的线程函数，而不是将其切换到局部变量。

到目前为止我有这个代码：

int sumGlobal = 0;

void sumArray(int** array, int size){

  for (int i=0; i<size; i++){
    for (int j=0; j<size; j++){
      sumGlobal += array[i][j];
    }
  }
}

int main(){
    int size = 4000;
    int numThreads = 4;

    int** a2DArray = new int*[size];
    for (int i=0; i<size; i++){
        a2DArray[i] = new int[size];
        for (int j=0; j<dim; j++){
          a2DArray[i][j] = genRandNum(0,100);
        }    
    }


    std::vector<std::future<void>> thread_Pool;
    for (int i = 0; i < numThreads; ++i) {

        thread_Pool.push_back( std::async(launch::async,
                        sumArray, a2DArray, size));
    }
}

我不确定如何保证sumGlobal不会被每个线程重写。我想正确更新它，以便每个线程在完成后将其值添加到全局变量。我只是想学习线程，而不仅限于非空函数。

Answer 1

使变量 atomic ：

#include <atomic>
... 
std::atomic<int> sumGlobal {0};

原子变量免于数据竞争：即使多个线程试图读取和写入它，它也表现良好。通过互斥或无锁的方式实现原子性是由实施完成的。当您使用+=以原子方式更新变量时，您的示例中不存在不一致的风险。

这个nice video更详细地向您解释了原子是什么，为什么需要它们以及它们是如何工作的。

您也可以按原样保留变量，并使用互斥锁/ lock_gard来保护它，正如@Miles Budnek所解释的那样。问题是，一次只有一个线程可以执行互斥锁保护的代码。在您的示例中，这意味着不同线程中的处理实际上不会真正有效。原子方法应该具有优越的性能：一个线程仍然可以计算索引并读取数组，而另一个线程可以更新全局变量。

Answer 2

如果您不希望像@Christophe建议的那样使用std::atomic<int>之类的同步对象，则可以使用std::mutex和std::lock_guard手动同步对总和的访问权限。< / p>

int sumGlobal = 0;
std::mutex sumMutex;

void sumArray(...) {
    for(...) {
        for(...) {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(sumMutex);
            sumGlobal += ...;
        }
    }
}

请记住，所有锁定和解锁都会产生相当多的开销。

使用具有共享全局变量的线程

2 个答案: