c++ - 线程lambda中的原子更新

Question

我认为以这种方式在线程内更新原子值是不好的(总和有时看起来不太好)

    std::atomic<double> e(0);

    auto worker = [&] (size_t begin, size_t end, std::atomic<double> & acc) {
      double ee = 0;
      for(auto k = begin; k != end; ++k) {
        ee += something[k];
      }
      acc.store( acc.load() + ee );
    };

    std::vector<std::thread> threads(nbThreads);
    const size_t grainsize = miniBatchSize / nbThreads;

    size_t work_iter = 0;
    for(auto it = std::begin(threads); it != std::end(threads) - 1; ++it) {
      *it = std::thread(worker, work_iter, work_iter + grainsize, std::ref(e));
      work_iter += grainsize;
    }
    threads.back() = std::thread(worker, work_iter, miniBatchSize, std::ref(e));

    for(auto&& i : threads) {
      i.join();
    }

虽然使用锁卫似乎还可以

    std::atomic<double> e(0);
    std::mutex m;

    auto worker = [&] (size_t begin, size_t end, std::atomic<double> & acc) {
      double ee = 0;
      for(auto k = begin; k != end; ++k) {
        ee += something[k];
      }
      {
          const std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
          acc.store( acc.load() + ee );
      }
    };

    std::vector<std::thread> threads(nbThreads);
    const size_t grainsize = miniBatchSize / nbThreads;

    size_t work_iter = 0;
    for(auto it = std::begin(threads); it != std::end(threads) - 1; ++it) {
      *it = std::thread(worker, work_iter, work_iter + grainsize, std::ref(e));
      work_iter += grainsize;
    }
    threads.back() = std::thread(worker, work_iter, miniBatchSize, std::ref(e));

    for(auto&& i : threads) {
      i.join();
    }

我是对的，我在这里想念什么？是std::ref(e)的问题吗？

Answer 1

您希望加载和存储都作为原子 Action 发生。目前，您的代码可以:

acc.store(acc.load() + ee);

现在想象一下，在执行 load()之后立即中断了一个线程(让我们调用已加载的值 acc_old)。另一个线程做它的事情(并因此修改 acc)，然后第一个线程再次运行。它不会重新加载 acc，因为它已经加载了它的值。因此，此线程现在将更新 acc以包含 acc_old + ee。糟糕，结果不对。

而是使用 fetch_add 或 operator+= 。两者都保证了整个加法操作的原子行为。即:

acc += ee; // or
acc.fetch_add(ee);

编辑:请注意，仅从C++ 20开始的浮点原子才支持这些功能。对于整数类型，从C++ 11开始支持它们。因此，如果需要浮点，则可能必须坚持使用互斥量。在那种情况下，我建议将 double 值和互斥体包装在一个类中，这样就不会意外地以错误的方式使用它。