同时读取和写入向量导致异常答案

【问题标题】：simultaneous reading and writing to vector cause exception同时读取和写入向量导致异常
【发布时间】：2011-06-28 21:21:59
【问题描述】：

我有 2 个线程（使用 boost 线程库）和 Windows 上的全局向量（Visual Studio 2005）。我创建了线程 - 首先是读取文件 (vector.push_back(value)) 并增加“读取计数器”，另一个是处理已加载的数据（第二个“指针”记住已处理向量中的索引）。处理类似于vector[i] = function(vector[i]);

当我启动程序时，它以异常结束Unhandled exception at 0x0041350c in program.exe: 0xC0000005: Access violation writing location 0x00b82214. 读取计数器的值小于记录计数（仍在读取文件），vector.size() 为“readCounter + 1”，“处理指针”+/ - 2200（比读取计数器少得多 - 读取空值没有问题）...每次运行的值都不同（有时，不会抛出异常并且程序完成）...

当我删除处理线 (vector[i] = function(vector[i]);) 时没有问题发生......所以我猜，向量不是线程安全的。你能帮我，如何防止这个问题？

【问题讨论】：

使事情线程安全会增加在大多数情况下不需要的大量开销。您应该始终假定标准库不是线程安全的。

标签： c++ windows multithreading boost vector

【解决方案1】：

当前版本的标准 (C++03) 甚至不支持线程，因此 STL 容器是否是线程安全的这一事实完全取决于特定的实现。

在您的情况下，您应该参考 MSDN 的 this page，其中指出

单个对象是线程安全的，可以从多个线程中读取。例如，给定一个对象 A，同时从线程 1 和线程 2 读取 A 是安全的。

如果一个线程正在写入单个对象，则必须保护同一线程或其他线程上对该对象的所有读取和写入。例如，给定一个对象 A，如果线程 1 正在写入 A，则必须阻止线程 2 读取或写入 A。

因此，您必须使用互斥锁或其他同步原语来保护您的读/写。您可以在 Boost.Thread 中找到它们的多平台和 C++ 友好的实现（顺便说一下，这是 C++0x 中的线程支持所基于的库）。

顺便说一句，如果您不得不使用以前版本的 VC++（例如 2003），请记住，在这些版本中，标准库既有多线程版本也有单线程版本。如果您在应用程序中使用线程和 CRT 工具，则永远不应使用 CRT 的单线程版本，请始终检查项目设置以查看是否选择了正确的版本。

【讨论】：

【解决方案2】：

所以我猜，vector 不是线程安全的。

当然，std::vector 不是线程安全的（没有一个标准容器保证是线程安全的——但它们的所有方法都保证在每个理智的实现中都是可重入的）。您必须使用同步机制（互斥锁等）。

【讨论】：

【解决方案3】：

Vector 是一种可增长的数据结构。当然，您不能分配任意大内存，因此实现是分配固定大小的内存（您可以在构建时设置）。当您将 push_back 元素放入向量中时，它会填充此空间。当它到达预分配空间的末尾时，它必须分配一个更大的块（通常是原始大小的两倍）并复制其中的所有数据。它还必须更新块开始的内存位置并释放旧分配的空间。

与此同时，您正试图将一些值写入一个不再属于您的内存地址...

如果您知道它会增长多大，您可以预先分配它需要的所有内存。这有一个额外的好处，它不必一次又一次地复制它，因为它的大小翻了一番。

请参阅：vector::vector、vector::capacity、vector::reserve

【讨论】：

即使向量没有增长，它也包含在更新时不能保证是线程安全的内部状态。出现不良结果的机会减少了，但并未消除。
不保证，但通常工作正常，猜测取决于实际实现（因为标准没有说明这一点）......它必须更新向量的大小，但存储在一个机器字，所以更新应该是原子的。
更新大小可能是原子的，但您仍然会遇到麻烦。例如，假设在插入新元素之前更新大小？当实现可能随下一个编译器版本发生变化时，我不希望依赖实现细节。
在这个例子中只有一个线程进行插入，所以这永远不会发生。是否有风险由您决定，我相信 STL 库经过了很好的优化，因此后台通常不会发生任何疯狂的事情。它可以满足您的期望。
即使源看起来做对了，优化器仍然可能重新安排事情以创建一个小的计时窗口。如果有我讨厌的一件事，那就是它在 99.99999% 的时间内按预期工作......然后崩溃。