如何避免 C++ 多线程操作 vector 时的内存溢出问题 |21xrx.com

如何避免 C++ 多线程操作 vector 时的内存溢出问题

2023-07-11 15:19:59 深夜i -- --

C++ 多线程 vector 内存溢出避免

在使用 C++ 多线程处理大规模数据时，vector 是一种常见的数据结构。然而，如果不注意内存溢出问题，会导致程序异常退出或崩溃。下面介绍几种避免 vector 内存溢出问题的方法。

1. 预分配空间

在使用 vector 时，如果已知存储数据的数量，就可以使用 reserve 函数预先分配空间。这能够减少 vector 动态扩容时重新分配内存的次数，从而提高程序的性能。例如：


std::vector<int> v;
v.reserve(1000); // 预分配1000个元素的存储空间

2. 使用互斥量进行同步

多个线程同时对 vector 进行操作，就可能会导致竞态条件并且出现内存访问冲突。使用 C++11 提供的互斥量可以解决这个问题。例如：


std::vector<int> v;
std::mutex mutex;
// 线程函数
void thread_func()
{
  for (int i = 0; i < 100; ++i)
  {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex); // 保护 vector
    v.push_back(i); // 修改 vector
  }
}
// 在主线程中启动多个线程
int main()
{
  std::thread t1(thread_func);
  std::thread t2(thread_func);
  t1.join();
  t2.join();
}

3. 使用条件变量避免僵局

使用互斥量进行同步可能会出现僵局（deadlock），即线程持有互斥量无法释放或等待其他线程释放互斥量。为避免僵局，可以使用条件变量。

条件变量允许线程在共享状态发生变化时等待，直到另一个线程通知它们发生了变化。在使用 vector 时，可以使用条件变量来进行等待和通知。例如：


std::vector<int> v;
std::mutex mutex;
std::condition_variable cond;
// 线程函数
void thread_func()
{
  for (int i = 0; i < 100; ++i)
  {
    {
      std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex); // lock_guard 无法释放锁
      v.push_back(i); // 修改 vector
    }
    cond.notify_one(); // 通知等待的线程
  }
}
// 在主线程中启动多个线程
int main()
{
  std::thread t1(thread_func);
  std::thread t2(thread_func);
  t1.join();
  t2.join();
}

总之，在使用 vector 进行多线程操作时，需要注意内存溢出问题。预分配空间和同步互斥量可以减少内存溢出问题和内存访问竞态条件。使用条件变量可以避免僵局，进一步提高程序的健壮性和可靠性。

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