多线程使用vector

场景描述

最近在看代码优化，看到有这样的代码：

std::vector<int> valid_indices;

void SimbaSegmenter::GridFilter::Clean() {
  valid_indices.reserve(rows * cols);
  valid_indices.clear();
}

第一反应是，既然是Clean函数，肯定就是想清空这个数组，清空之前还要reserve一下，不是多此一举吗？

于是将第4行代码去掉了。

程序会报错：

0x7f8fd86169a7 std::vector<>::emplace_back<>()

原因分析

原本代码思路：在对valid_indices 赋值之前，先清空一下，然后将符合条件的数存入 valid_indices 数组。

问题在于程序使用的是多线程。

代码单线程测试了一下，也是没问题的，多线程的问题出在哪里呢？

问题就是出在赋值 emplace_back 时，如果发现 容量capacity 不够时，vector 会扩容。

多个线程同时到达 vector 的 emplace_back 语句，如果发现 capacity 不够了，开始扩容。这时几个线程同时扩容，就会造成资源竞争冲突，就会报错。

而如果加上第4句，先扩容到1个很大的范围，但是clear仅仅是将成员清除，使得size为0，因此多线程 emplace_back的时候，就能够直接emplace_back了，不会发生扩容问题。

解决

多线程需要同时对同一个vector进行写入的时候，先扩容到一个值，避免各个线程单独扩容，保证程序稳定有效进行。

代码测试

不扩容和提前扩容 size 与 capacity 变化

int main() {
  std::vector<int> randy3;// 初始化： size ： 0， capacity: 0
  randy3.reserve(2); // reserve  size ： 0， capacity: 2
  std::cout << "reserve size: " << randy3.size() << ", capacity: " << randy3.capacity() << std::endl;
    
  std::vector<int> randy2; // 初始化： size ： 0， capacity: 0
  std::cout << "1 size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;
  
  randy2.clear(); // 清空size,  size ： 0， capacity: 0
  std::cout << "2 clear size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;

  randy2.resize(2); // 扩容 capacity 为2 ,  size ： 0， capacity: 0
  std::cout << "3 size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;

  randy2.clear(); // 清空size,  size ： 0， capacity: 2
  std::cout << "4 clear size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;

  randy2.emplace_back(2); // emplace_back 1 个元素,  size ： 1， capacity: 2
  std::cout << "5 clear size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;


  randy2.emplace_back(13);// 再 emplace_back 1 个元素,  size ： 2， capacity: 2
  std::cout << "6 clear size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;


  randy2.emplace_back(22); // emplace_back 第 3 个元素,  size ： 3， capacity: 4
  std::cout << "7 clear size: " << randy2.size() << ", capacity: " << randy2.capacity() << std::endl;
}

结果：

reserve size: 0, capacity: 2
1 size: 0, capacity: 0
2 clear size: 0, capacity: 0
3 size: 2, capacity: 2
4 clear size: 0, capacity: 2
5 clear size: 1, capacity: 2
6 clear size: 2, capacity: 2
7 clear size: 3, capacity: 4

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