C++ 二维阵列的并行_矢量

我目前正在尝试使用

tbb:：concurrent_vector

表示二维数组。这个2d数组将被许多不同的线程访问，这就是为什么我希望它能够尽可能高效地处理并行访问

我提出了两个解决方案：

---

• 使用

  tbb:：concurrent_vector

  存储它

---

• 将所有内容存储在

  tbb:：concurrent_vector

  中，并访问元素w/

  x*width+y

我更喜欢第二行，因为我不想锁定整行来访问一个元素（因为我假设要访问元素

array[x][y]

，tbb实现将锁定

x

th行，然后锁定

y

th元素）

---

我想知道您认为哪种解决方案更好。

首先，我认为可能会对

tbb:：concurrent_vector

产生一些混淆。此容器类似于

std:：vector

，但具有线程安全的大小调整功能，但由于内部存储布局，元素访问速度较慢

你可以阅读更多关于它的内容

---

在您的例子中，由于您提出的第二种解决方案（1D数组，具有

x*width+y

索引），我假设您的算法不涉及数组的密集多线程调整。因此，与像

std:：vector

这样的单线程容器相比，您不会从

tbb:：concurrent\u vector

中获益

---

我猜您假定

tbb:：concurrent_vector

保证了线程安全的元素访问，但它没有引用

：：operator[]

doc:

获取对给定索引处元素的引用

此方法对于并发读取是线程安全的，并且在增加向量时也是如此，只要调用线程检查了该索引 如果不调整数组的大小，您只对第一部分感兴趣：线程安全并发读取。但是std：：vector甚至原始的C数组都提供了相同的结果。另一方面，两者都不提供线程安全的任意访问（读/写元素）

您必须使用锁来实现它，或者找到另一个为您实现此功能的库（可能是STLPort中的

std:：vector

，但我不确定）。尽管这会非常低效，因为每次从2D数组访问元素都会涉及线程同步开销。虽然我不知道您到底想实现什么，但很有可能同步所花费的时间比您实际的计算时间要长

现在回答您的问题，即使在单线程设置中，也最好使用1D数组来表示ND数组，因为计算索引（x*width+y）比真正的ND数组所需的额外内存访问速度更快。 对于并发向量，这一点更为正确，因为在最佳情况下（没有冲突的行访问），锁开销将增加一倍，在有冲突的情况下，锁开销会增加很多

---

因此，在您提出的两种解决方案中，我会毫不犹豫地选择第二种：1D数组（无需

tbb:：concurrent_vector

），具有足够的元素访问锁定

根据您的算法和不同线程的访问模式，图像编辑软件（gimp、photoshop…）中使用的另一种方法是基于分片的：

template<typename T> struct Tile {
    int offsetX, int offsetY;
    int width, height;
    Not_ThreadSafe_Vector<T> data;
};
ThreadSafe_Vector< Tile<T> > data

模板结构平铺{
int offsetX，int offsetY；
int宽度、高度；
非线程安全向量数据；
};
线程安全_向量数据

---

其中

Not_ThreadSafe\u Vector

可以是任何不锁定元素访问的容器，例如

std:：Vector

；而

ThreadSafe\u Vector

是一个具有线程安全读/写元素访问权限的容器（而不是

tbb:：concurrent\u Vector

！）。

---

这样，如果您的访问模式中有一些局部性（线程更可能访问靠近其先前访问的元素，而不是远离它的元素），那么可以让每个线程在大多数时间处理来自单个磁贴的数据，切换到另一个磁贴时，您只会有同步开销。

tbb:：concurrent_vector

对于访问元素（读取、写入、获取地址）和增加向量是完全线程安全的。查看英特尔员工Arch D.Robison的回复

---

但是，清除或销毁向量的操作不是线程安全的（请参阅$6.2.1英特尔TBB教程pdf文档）。也就是说，如果在

tbb:：concurrent_vector

上有其他正在进行的操作，则不要调用

clear（）

正如Antoine提到的，由于效率和性能，将ND阵列作为1D阵列处理始终是首选。
关于
std:：vector
？我不知道足够的TBB来回答，但我觉得这很好。好吧，如果
std:：vector
包含行（
TBB:：concurrent_vector
），例如，如果我尝试在一个线程中添加新行，在另一个线程中删除一行，我会遇到麻烦。这可能取决于您希望容器处理的并发操作。
tbb:：concurrent_vector
对于访问元素来说不是完全线程安全的。Arch的短语“concurrent_vector允许多个线程访问（读取、写入、获取地址）同一元素。它不会序列化访问，因此这些访问是否安全取决于数据类型。”表示您可以同时访问元素，但安全性取决于特定的元素类型。@Alex不确定我是否理解。您是否有两种数据类型之间存在潜在差异的示例，以及这会导致什么？如果
tbb:：concurrent_vector
不是线程安全的，那么为什么要这样做？序列化访问不是线程安全。这完全是另一回事（尽管你在下面划线是件好事）。同样，它是线程安全的，除非还有其他我不明白的地方。
tbb:：concurrent_vector
提供了容器范围内的线程安全操作，例如
push_-back