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我既不是 C++ 专家,也不是并发编程专家。但是,我正在实现一个简单的推理算法,它需要检查许多独立的模型。可能的模型数量很多,所以我想并行检查它们。
为了尽可能简单,我将原来的问题转化为一个非常简单的问题:如何确定数组是否包含非零值?一个简单的顺序解决方案将像这样:
bool containsNonZero (int* arr, int len) {
for (int i = 0; i < len; ++i)
if (arr[i]) return true;
return false;
}
(注意:实际上,len 不能放入 int,但在我原来的问题中,没有数组,只有我生成的许多组合不存储。)
但是,我需要一个并行(高效)的实现。有 t = std::thread::hardware_concurrency() 个线程来搜索数组(注意 t <<len。如果 len % t != 0 那么让最后一个线程处理剩余的值将不是问题)。所以第一个线程将搜索从 0 到 len/t 的索引,第二个线程将搜索从 len/t 到 (2 *len)/t 等。最后一个线程将搜索从 ((t-1)*len)/t 到 len 的索引。如果线程发现非零值,所有线程都将停止并返回 true。否则,它们将等待其他线程完成,如果所有线程都同意,将返回 false。
这看起来很容易,但我在网上找不到任何答案。欢迎使用任何 C++ 版本,但我不想依赖任何第三方库。
最佳答案
我尝试扩展 Davide Spataro 的解决方案,以使用 atomic<bool>
解决 atomic_flag
的同步问题,它“与 std::atomic 的所有特化不同,它保证是无锁的”http://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/atomic_flag
编辑:与之前的问题无关,但我已经对哪种方法进行了基准测试,令我惊讶的是 atomic<bool>
比 atomic_flag
快了大约 100。
基准测试结果:
num_threads:2
400000001 iterations flag
401386195 iterations flag
atomic_flag : it took 24.1202 seconds. Result: 1
400000001 iterations bool
375842699 iterations bool
atomic<bool>: it took 0.334785 seconds. Result: 1
num_threads:3
229922451 iterations flag
229712046 iterations flag
233333335 iterations flag
atomic_flag : it took 21.5974 seconds. Result: 1
219564626 iterations bool
233333335 iterations bool
196877803 iterations bool
atomic<bool>: it took 0.200942 seconds. Result: 1
num_threads:4
151745683 iterations flag
150000001 iterations flag
148849108 iterations flag
148933269 iterations flag
atomic_flag : it took 18.6651 seconds. Result: 1
150000001 iterations bool
112825220 iterations bool
151838008 iterations bool
112857688 iterations bool
atomic<bool>: it took 0.167048 seconds. Result: 1
基准代码:
#include <thread>
#include <atomic>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
template<typename Iterator>
static void any_of_flag(Iterator & begin, Iterator& end, std::atomic_flag & result)
{
int counter = 0;
for (auto it = begin; it != end; ++it)
{
counter++;
if (!result.test_and_set() || (*it) != 0)
{
result.clear();
std::cout << counter << " iterations flag\n";
return;
}
}
}
template<typename Iterator>
static void any_of_atomic(Iterator & begin, Iterator& end, std::atomic<bool> & result)
{
int counter = 0;
for (auto it = begin; it != end; ++it)
{
counter++;
if (result || (*it) != 0)
{
result = true;
std::cout << counter << " iterations bool\n";
return;
}
}
}
void test_atomic_flag(std::vector<int>& input, int num_threads)
{
using namespace std::chrono;
high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
size_t chunk_size = input.size() / num_threads;
std::atomic_flag result = ATOMIC_FLAG_INIT;
result.test_and_set();
std::vector<std::thread> threads;
for (size_t i = 0; i < num_threads; ++i)
{
auto & begin = input.begin() + i *chunk_size;
auto & end = input.begin() + std::min((i + 1) * chunk_size, input.size());
// had to use lambda in VS 2017
threads.emplace_back([&begin, &end, &result] {any_of_flag(begin, end, result); });
}
for (auto & thread : threads)
thread.join();
bool hasNonZero = !result.test_and_set();
high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();
duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);
std::cout << "atomic_flag : it took " << time_span.count() << " seconds. Result: " << hasNonZero << std::endl;
}
void test_atomic_bool(std::vector<int>& input, int num_threads)
{
using namespace std::chrono;
high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
size_t chunk_size = input.size() / num_threads;
std::atomic<bool> result(false);
std::vector<std::thread> threads;
for (size_t i = 0; i < num_threads; ++i)
{
auto & begin = input.begin() + i *chunk_size;
auto & end = input.begin() + std::min((i + 1) * chunk_size, input.size());
// had to use lambda in VS 2017
threads.emplace_back([&begin, &end, &result] {any_of_atomic(begin, end, result); });
}
for (auto & thread : threads)
thread.join();
bool hasNonZero = result;
high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();
duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);
std::cout << "atomic<bool>: it took " << time_span.count() << " seconds. Result: " << hasNonZero << std::endl;
}
int main()
{
std::vector<int> input(1e9, 0);
input[1e9 - 1e8] = 1;
for (int num_threads : {2, 3, 4})
{
std::cout << "num_threads:" << num_threads << std::endl;
test_atomic_flag(input, num_threads);
test_atomic_bool(input, num_threads);
}
int q;
std::cin >> q;
return 0;
};
旧帖:我在迭代器的常量性和放置线程方面遇到了一些问题,但核心变化,即 atomic_flag 的使用似乎有效。它不会立即停止所有线程,但在最坏的情况下,每次迭代只会停止一个线程(因为每次迭代只有一个线程会知道它应该已经停止,因为清除了标志)。
#include <thread>
#include <atomic>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
template<typename Iterator>
static void any_of(Iterator & begin, Iterator& end, std::atomic_flag & result)
{
for (auto it = begin; it != end; ++it)
{
if (!result.test_and_set() || (*it) != 0)
{
result.clear();
return;
}
}
}
int main()
{
int num_threads = 3;
std::vector<int> input = { 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
size_t chunk_size = input.size() / num_threads;
std::atomic_flag result = ATOMIC_FLAG_INIT;
result.test_and_set();
std::vector<std::thread> threads;
for (size_t i = 0; i < num_threads; ++i)
{
auto & begin = input.begin() + i *chunk_size;
auto & end = input.begin() + std::min((i + 1) * chunk_size, input.size());
// had to use lambda in VS 2017
threads.emplace_back([&begin, &end, &result] {any_of(begin, end, result); });
}
for (auto & thread : threads)
thread.join();
bool hasNonZero = !result.test_and_set();
return 0;
};
关于c++ - 并发数组检查,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/45632884/
#include using namespace std; class C{ private: int value; public: C(){ value = 0;
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