c++ - C++ 中不同 vector 之间没有线程安全？

Question

我的问题涉及同时使用不同的 vector 。我知道我不能指望同一个 vector 同时在多个线程中工作。我已经分解了该程序，以便更容易理解。我有一个 ThreadClass 类，它有一个构造函数，它只向 vector k 添加一个元素，然后调用一个线程 toCall ，然后输出大小应该是 1 的 vector 。此类的对象是使用 vector 的 push_back 成员在 main() 函数内的不同 vector 内创建的。

输出结果是0。有时我也能得到1。如果我切换到 Debug模式，我可以产生更多的数字 1。我已经在 gnu C++17 编译器 (Ubuntu 16.04) 和 Visual Studio 编译器 (Windows 10) 上测试了这个问题。现在我的问题是，这个示例是否表明我应该完全避免在多线程程序中使用 vector ？

class ThreadClass 
{
private:
    std::vector<int> k;
    std::thread thr;
public:
    ThreadClass() {
        k.push_back(27);
        thr = std::thread(&ThreadClass::toCall, this);
    }
    void toCall() {
        std::cout << k.size() << std::endl;
    }
    void close() {
        if (thr.joinable())thr.join();
    }
};

int main(){
    std::vector<ThreadClass> lols;
    lols.push_back(ThreadClass());
    lols[0].close();
    return 0;
}

Answer 1

问题是 ThreadClass 类型的值持有对其自身的引用。具体来说，thr包含 this 的拷贝。

当您复制或移动此类值时，例如当临时ThreadClass()移入lols ，重复项包含重复项 this ptr，即它指向旧的临时变量，其生命周期在调用lols.push_back后结束完成。

我们可以在没有线程的情况下复制这个问题:

class Foo
{
private:
    std::vector<int> k;
    Foo* possibly_this;
public:
    Foo() {
        k.push_back(27);
        possibly_this = this;
    }
    void toCall() {
        std::cout << possibly_this->k.size() << std::endl;
    }
};

int main(){
    std::vector<Foo> lols;
    lols.push_back(Foo{});
    lols[0].toCall();
}

(对我来说，它在 7.3.1 上使用 -O0 打印 0，但同样，它是 UB，因此它可以在您的计算机上执行任何操作。)

lols.emplace()不会有帮助。如果 std::vector调整大小，然后指向其中的所有指针/迭代器都将失效。不幸的是，您无法更改存储在 thr 中的指针。 ，所以你只剩下一个解决方案:禁用 ThreadClass的复制和移动构造函数，如下所示:

  //within the definition of ThreadClass
  ThreadClass(ThreadClass const&) = delete;

为了放置ThreadClass在容器中，您将需要额外的间接级别以允许 ThreadClass 类型值的实际对象要有一个稳定的位置。要么 std::list<ThreadClass>或std::vector<std::unique_ptr<ThreadClass>>就可以了。