c++ - 多线程中对象的行为

Question

我正在尝试使用 boost::thread_group 来管理我的线程。设计是为了让线程组中的每个线程都调用结构 A 的仿函数序列。

伪代码:

struct A {
    int n;
    vector p;

    void operator()() {
        for(number_of_steps) // Do computations involving members n, p, x and y.
    }
private:
    float x;
    vector y;
};

struct parallel_A : boost::thread_group {
    parallel_A(const A* a) : m_a(a) {
        for(number_of_cpu) {
            create_thread(inner_struct(this));
        }
    }

    void run() {
        (*m_a)();
    }
private:
    struct inner_struct {
        parallel_A* a;

        inner_struct(parallel_A* _a) : a(_a) {}

        void operator()() {
            a->run(); 
        }
    }
    const A* m_a;
}

我的问题是:

1. 将数据变量n、p、x和y以及对象中的计算A，被线程交错了吗？

2. 如果我们要更进一步，为每个 CPU 调用更多的仿函数 A，例如 1 个线程对应 1 个 CPU，每个线程 4 次调用仿函数 A 进行计算，根据变量的状态和 A 的计算会有什么行为？

Answer 1

1. 基于代码:

   for(number_of_cpu) {
       create_thread(inner_struct(this));
   

   this 指针的相同值将传递给所有线程，因此线程将共享相同的 n、p、x 和 y 数据变量。 A 的计算在任何情况下都会交错(除了可能的关键部分)但现在由于计算共享相同的数据变量，很可能一个计算将使用用于另一个计算结果的中间值在数据损坏中。

   我建议通过定义 A 对象数组和/或使用正式机制(例如 boost::thread_specific_ptr)来使用某种形式的线程本地存储。 .

2. 如果不使用线程本地存储(即上面的代码保持原样)，添加更多的仿函数 A 调用将增加数据损坏的可能性。

   如果使用线程本地存储，由于指令仍然在一个线程中顺序执行，在每个线程中添加 4 个仿函数 A 的调用将意味着计算将花费大约 5 倍的时间.这假设没有在每个线程中创建子线程来处理额外的调用。