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C++线程安全的Vector实现

2023-07-09 12:58:28 深夜i -- --

C++ 线程安全 Vector 实现多线程

Vector是C++标准模板库（STL）的一个重要组件，它是一个能够动态地增长与收缩的数组容器，可以保存各种类型的数据。然而，由于Vector在多线程环境下的读写可能会产生并发问题，因此需要进行线程安全的实现。

线程安全的Vector实现需要解决几个问题：

1. 多线程操作同一个Vector时可能会导致冲突，如何保证线程安全？

2. 如果要解决这个问题，需要使用什么方法？

3. 如何实现这个方法？

为了保证线程安全，最常见的方法是使用互斥量（mutex）来控制对Vector的访问。互斥量是一个同步原语，可以防止两个或多个线程同时访问共享资源，具有很好的线程安全性。

下面是一个使用互斥量实现线程安全的Vector的示例代码：


#include <vector>
#include <mutex>
template <typename T>
class ThreadSafeVector{
private:
   std::vector<T> m_vec;
   std::mutex m_mutex;
public:
   ThreadSafeVector(){ }
   void push_back(T value){
     std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
     m_vec.push_back(value);
   }
   T operator[](int index){
     std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
     return m_vec[index];
   }
   int size(){
     std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
     return m_vec.size();
   }
   bool empty(){
     std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
     return m_vec.empty();
   }
};

上述代码中，我们使用了一个std::mutex类型的对象m_mutex来控制对Vector访问的线程，保证了线程安全。

在push_back、operator[]、size和empty等方法中，我们首先使用std::lock_guard 类型的lock对象对m_mutex进行上锁，确保线程安全。当方法执行完毕后，lock对象自动析构，对m_mutex解锁。

我们可以使用下面的代码来测试这个线程安全的Vector实现：


ThreadSafeVector<int> vec;
  vec.push_back(1);
  vec.push_back(2);
  vec.push_back(3);
  for (int i = 0; i < vec.size(); i++){
    std::cout << vec[i] << std::endl;
  }

在多线程环境下，使用这个线程安全的Vector可以保证线程安全并防止竞态条件（race condition）的情况出现。

总结：

线程安全的Vector是我们在进行多线程编程时常常需要使用到的组件。为了确保线程安全，可以使用互斥量来控制对Vector的访问。我们通过一个简单的例子来演示这个过程，代码中使用了std::lock_guard 类型的lock变量来对共享资源进行上锁，保证了线程安全。

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