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C++中线程安全的vector实现

2023-07-04 21:37:51 深夜i -- --

C++ 线程安全 vector 实现

在C++中，vector是一种常用的容器类，能够动态地存储元素。然而，在多线程环境下使用vector会经常出现线程竞争的问题，因此需要实现线程安全的vector。

线程安全的vector实现需要考虑以下几个方面：

1. 多个线程同时访问vector的时候，需要进行互斥锁保护，避免并发访问造成数据不一致的问题。

2. 在扩容和插入元素的时候，需要考虑线程安全性，避免多个线程同时修改vector的大小和内容，造成遗漏、重复或者出错等问题。

下面是一份线程安全的vector实现的代码：


template <typename T>
class ThreadSafeVector
{
public:
  ThreadSafeVector() {}
  ~ThreadSafeVector() {}
  // 插入元素
  void push_back(const T& t)
  {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    m_vec.push_back(t);
  }
  // 获取元素个数
  size_t size()
  {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    return m_vec.size();
  }
  // 根据索引获取元素
  T& at(size_t i)
  {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    return m_vec.at(i);
  }
private:
  std::vector<T> m_vec;
  std::mutex m_mutex; // 互斥锁
};

这份实现中使用了std::mutex来对vector进行互斥保护，保障多个线程同时操作vector的正确性。在插入元素、获取元素个数和根据索引获取元素的操作中，都用lock_guard确保了m_mutex的加锁和解锁。

实现中需要注意的是，在每次获取vector的大小之前都需要使用互斥锁进行加锁，因为vector的大小可能在多个线程之间进行修改，获取大小的操作必须是原子的；同时，在根据索引获取元素的时候，也需要使用at函数，避免越界访问。

最后需要注意的是，这份线程安全的vector实现是基于互斥锁的，因此在高并发访问的时候可能有较大的性能开销，因此，当需要高效率的访问时，可以考虑使用基于读写锁（std::shared_mutex）的实现，或者使用现有的线程安全的vector库。

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