c++ - 在线程函数中使用数据 vector 时发生线程竞赛

Question

作为早期的c++ /线程编码器，我在我的测试功能之一中遇到了线程竞速方面的困难，并且将不胜感激。

我的parent()函数将相当大的图像 vector (来自openCV的cv::Mat)作为输入，任务是分别计算每个图像的运算符(例如膨胀)。我编写了一个循环，该循环使用worker()函数创建线程，并在每个线程上传递输入 vector 的子集。

每个线程的结果将存储在该输入子集 vector 上。我的问题是我无法从parent()中找回它。

作为一种替代方法，我将整个 vector 传递给worker()，并为每个线程提供了开始和结束索引，但随后我遇到了一些严重的线程竞速问题，比串行方法耗时更多。

请在下面查看我的代码。

std::vector<cv::Mat> worker(std::vector<cv::Mat>& ctn);
std::vector<cv::Mat> worker(std::vector<cv::Mat>& ctn) {

  int erosion_type = cv::MORPH_RECT;
  int erosion_size = 5;

  cv::Mat element = cv::getStructuringElement( erosion_type,
    cv::Size( 2*erosion_size + 1, 2*erosion_size+1 ),
    cv::Point( erosion_size, erosion_size ) );

  this_mutex.lock();
  for(uint it=0; it<ctn.size(); ++it) {
    cv::erode(ctn[it], ctn[it], element);
  }
  this_mutex.unlock();
  return ctn;
}


void parent(std::vector<cv::Mat>& imageSet) {

  auto start = std::chrono::steady_clock::now();

  const auto processor_count = std::thread::hardware_concurrency();

  std::vector<std::thread> threads;

  const int grainsize = imageSet.size() / processor_count;

  uint work_iter = 0;
  std::vector<cv::Mat> target; // holds the output vector

  // create the threads
  for(uint it=0; it<processor_count-1; ++it) {
    std::vector<cv::Mat> subvec(imageSet.begin() + work_iter, imageSet.begin() + work_iter + grainsize);
    threads.emplace_back([&,it]() {
      std::vector<cv::Mat> tmp = worker(subvec);
      target.insert(target.end(), tmp.begin(), tmp.end());
    });
    work_iter += grainsize;
  }

  // create the last thread for the remainder of the vector elements
  std::vector<cv::Mat> subvec(imageSet.begin() + work_iter, imageSet.end());
  int it = processor_count-1;
  threads.emplace_back([&,it]() {
    std::vector<cv::Mat> tmp = worker(subvec);
    target.insert(target.end(), tmp.begin(), tmp.end());
  });

  // join the threads
  for(int i=0; i<threads.size(); ++i) {
    threads[i].join();
  }

  auto end = std::chrono::steady_clock::now();
  std::chrono::duration<double> elapsed_seconds = end-start;
  std::cout << "elapsed time: " << elapsed_seconds.count() << "s\n";

  // try to reconstruct the output  
  imageSet.clear();
  for(int i=0; i<target.size(); ++i) {
    imageSet.push_back(target[i]);
  }
}

在此代码中，语句 target.insert(target.end(), tmp.begin(), tmp.end())旨在将target [] vector 与每个线程的结果连接在一起，但是它没有及时执行，因此最后得到一个空的target []。

有什么想法如何使target []收集所有tmp []吗？

Answer 1

你在想什么？
这将分别处理它们，但是您可以根据需要将其分块，并根据需要从lamda返回 vector 。
注意:这是在C++ 11中，因为这就是您标记的内容。如果您可以使用17，则变得非常简单。

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <future>
#include <iostream>

int main()
{
    std::vector<int> input{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

    for(const auto& item : input)
    {
        std::cout << item << " ";
    }

    std::cout << std::endl;

    std::vector<std::future<int>> threads{};

    for(const auto& item : input)
    {
        threads.push_back(std::async(std::launch::async, [&item]{
            return item * 100;
        }));
    }

    std::vector<int> output{};

    for(auto& thread : threads)
    {
        output.push_back(thread.get());
    }

    for(const auto& item : output)
    {
        std::cout << item << " ";
    }

    return 0;
}