C++：多线程时访​​问类数据成员的混淆

如何解决C++：多线程时访​​问类数据成员的混淆

我有以下最小工作示例，其中我在向量 markov_chain 中创建了多个 chains 对象，并在向量 thread 中创建了相同数量的 workers 对象，每个都在每个对应的 markov_chain 对象上执行一个 sample 类成员函数 markov_chain。此函数采用一些整数（在下面的示例中为 99）并将其分配给 acceptance 对象的 markov_chain 公共数据成员。然后我为向量中的每个对象打印 acceptance 的值。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <algorithm>
#include <vector>


class markov_chain 
{
public:
    unsigned int length{0},acceptance{0};

    markov_chain(unsigned int l) {length=l;}
    ~markov_chain() {}

    void sample(int acc);
};

void markov_chain::sample(int acc)
{
    acceptance = acc;
    std::cout << length << ' ' << acceptance << std::endl;
}

int main()  
{
    int number_of_threads{3};
    int number_of_samples{1000};

    std::vector<markov_chain> chains;
    std::vector<std::thread> workers;

    for (int i = 0; i <= number_of_threads; i++) {
        chains.push_back(markov_chain(number_of_samples));
        workers.push_back(std::thread(&markov_chain::sample,chains[i],99));
    }

    std::for_each(workers.begin(),workers.end(),[](std::thread &t) 
    {
        t.join();
    });

    for (int i = 0; i <= number_of_threads; i++) {
        std::cout << chains[i].length << ' ' << chains[i].acceptance << std::endl;
    }

    return 0;
}

执行后，程序输出

1000 99
1000 99
1000 99
1000 99
1000 0
1000 0
1000 0
1000 0

因此程序未能为向量 acceptance 中的对象更改 chains 的值。我不知道为什么会这样；当我在不创建线程的情况下使用函数 sample 时，它成功地分配了所需的值。

解决方法

您的代码有两个问题：

1. 在创建每个 std::thread 时，您将每个对象的副本作为 this 的 sample() 参数传递。

2. 以您正在执行的方式将多个对象推入 chains 向量可能会导致该向量重新分配其内部数组，从而使您已经传递给现有线程的任何对象指针无效，因为那些原始对象现在在重新分配后消失了。

在创建任何线程之前，您需要完全初始化 chains 向量。并且您需要将指针传递给每个线程的每个对象。

您可以预先reserve()数组以避免在推入数组时重新分配，例如：

int main()  
{
    int number_of_threads{3};
    int number_of_samples{1000};

    std::vector<markov_chain> chains;
    std::vector<std::thread> workers;

    chains.reserve(number_of_threads);

    for (int i = 0; i < number_of_threads; ++i) {
        chains.push_back(markov_chain(number_of_samples));
        workers.push_back(std::thread(&markov_chain::sample,&chains[i],99));
    }

    for(auto &t : workers) {
        t.join();
    }

    for (auto &c : chains) {
        std::cout << c.length << ' ' << c.acceptance << std::endl;
    }

    return 0;
}

Demo

但是，由于所有对象都使用相同的起始值进行初始化，因此更简单的方法是完全去掉 chains.push_back() 并使用 chains.resize() 代替，例如：

int main()  
{
    int number_of_threads{3};
    int number_of_samples{1000};

    std::vector<markov_chain> chains;
    std::vector<std::thread> workers;

    chains.resize(number_of_threads,markov_chain(number_of_samples));

    for (int i = 0; i < number_of_threads; ++i) {
        workers.push_back(std::thread(&markov_chain::sample,99));
    }

    for(auto &t : workers) {
        t.join();
    }

    for (auto &c : chains) {
        std::cout << c.length << ' ' << c.acceptance << std::endl;
    }

    return 0;
}

Demo

或者，甚至使用 vector 构造函数本身：

int main()  
{
    int number_of_threads{3};
    int number_of_samples{1000};

    std::vector<markov_chain> chains(number_of_threads,markov_chain(number_of_samples));
    std::vector<std::thread> workers;

    for (int i = 0; i < number_of_threads; ++i) {
        workers.push_back(std::thread(&markov_chain::sample,99));
    }

    for(auto &t : workers) {
        t.join();
    }

    for (auto &c : chains) {
        std::cout << c.length << ' ' << c.acceptance << std::endl;
    }

    return 0;
}

Demo