C++ 线程安全的 vector 实现 |21xrx.com

C++ 线程安全的 vector 实现

2023-06-27 18:15:17 深夜i -- --

C++ 线程安全 vector 实现并发控制

C++中的vector是一种非常常用的数据结构，它可以在动态数组上提供许多操作。但是，当多个线程同时读取或修改这个共享的容器时，会出现线程安全问题。因此，线程安全的vector实现非常重要。

C++11提供了一种名为std::mutex的线程锁，用于控制多个线程对共享资源的访问。因此，标准库中的vector可以通过加锁和解锁来控制并发线程的操作。但是，由于这种方法的效率很低，我们需要探索更有效的方法，同时保持线程安全。

我们可以使用STL中的std::atomic实现线程安全的vector。std::atomic是C++11中的一个模板类，用于实现线程安全的操作。std::atomic可以确保多个线程对变量的访问不会产生竞争条件。std::atomic可以通过fetch_add()和fetch_sub()等方法，原子性地增加或减少指定值。

在使用std::atomic实现线程安全的vector时，我们需要将vector的大小、容量和数据指针都声明为std::atomic类型。例如：


template<typename T>
class ThreadSafeVector {
public:
  ThreadSafeVector() : size(0), capacity(0), data(nullptr) {}
  void push_back(const T& value) {
   std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
   if(size >= capacity) {
     size_t new_capacity = (capacity == 0) ? 1 : 2*capacity;
     T* new_data = new T[new_capacity];
     for(size_t i = 0; i < size; ++i) {
      new_data[i] = data[i];
     }
     delete[] data;
     capacity = new_capacity;
     data = new_data;
   }
   data[size++] = value;
  }
  T& operator[](size_t index) {
   return data[index];
  }
  const T& operator[](size_t index) const {
   return data[index];
  }
  size_t getSize() const {
   return size.load();
  }
  bool empty() const {
   return size.load() == 0;
  }
private:
  std::mutex mtx;
  std::atomic<size_t> size;
  std::atomic<size_t> capacity;
  std::atomic<T*> data;
};

在以上代码中，我们将vector的大小、容量和数据指针都声明为std::atomic类型。使用std::atomic类型的好处是，在一个线程操作这些变量时，其他线程无法对其进行修改，并且操作是原子性的。

在push_back操作中，我们使用std::unique_lock lock(mtx)语句来加锁和解锁。在锁定期间，其他线程不能修改数据。

在getSize和empty操作中，我们使用size.load()语句来获得std::atomic size的当前值。在这里，std::atomic类型允许我们原子性地读取变量的值，而不需要加锁和解锁。

使用std::atomic实现线程安全的vector虽然比使用std::mutex更复杂一些，但是可以大大提高效率，同时保持线程安全。因此，在多线程环境中，我们应该考虑使用线程安全的vector实现。

上一篇: idea打包java可执行jar包

下一篇: C++中的两个类相互包含问题

评论区

()

相似文章