在c++中使用线程按顺序填充向量

Filling a vector in order using threads in C++

本文关键字：顺序 填充 向量 线程 c++      更新时间：2023-10-16

我正在尝试用数据填充一个巨大的双向量(1929x1341，甚至可能更大)，现在需要大约10秒才能完成。

作为参考，这是目前为止的代码:

vector<vector<float>> vector1;
for (int x = 0; x < mapWidth; x++) {
    vector<float> vector2;
    for (int y = 0; y < mapHeight; y++) {
        int someNumber = calculateNumber(x,y);
        vector2.push_back(someNumber);
    }
    vector1.push_back(vector2);
}

我想我应该能够通过把工作分成不同的线程来减少工作时间。具体来说，我可以把第二个for循环分成它们各自的线程。

不幸的是，我不擅长线程。主要的问题是向量需要按顺序填充。所以我不能把第二个向量单独的放到它们自己的线程里，然后再把它们组合起来，因为那样会让它们变成半随机的顺序。我已经研究了互斥锁和条件变量，但我无法找到一个很好的解决方案来解决这个特定的问题。

有谁愿意帮我一下吗?

你可以这样做:

std::vector<std::vector<float>> vector1(mapWidth);
std::vector<std::thread> threads;
for (int x = 0; x < mapWidth; x++) {
    threads.emplace_back([&, x]() {
        for (int y = 0; y < mapHeight; y++) {
            int someNumber = calculateNumber(x, y);
            vector1[x].push_back(someNumber);
        }
    });
}
for (int x = 0; x < mapWidth; x++) {
    threads[x].join();
}

这里棘手的部分是让几个线程同时工作。当其中一个线程空闲时，另一个线程接管创建新的vector。

在这种情况下，std::future很有用，因为它允许我们同步线程间共享的结果集合。可以为每个线程启动一个异步任务，并在std::future对象中收集其结果。

我使用std::async创建线程:

#include <queue>
#include <vector>
#include <future>
#include <iostream>
int width = 5;
int height = 3;
float calculateNumber(int x, int y)
{
    return x * y;
}
std::vector<float> fill_info(int x, int height)
{
    std::vector<float> v;
    v.reserve(height);
    for(int y = 0; y < height; ++y)
        v.push_back(calculateNumber(x, y));
    return v;
}
int main()
{
    // our thread limit
    const auto number_of_threads = std::thread::hardware_concurrency();
    // our data container
    std::vector<std::vector<float>> v;
    // queue of asynchronous (shared) results
    std::queue<std::future<std::vector<float>>> q;
    for(int x = 0; x < width; x++)
    {
        if(q.size() >= number_of_threads)
        {
            v.push_back(q.front().get()); // blocks until thread is done
            q.pop();
        }
        q.emplace(std::async(std::launch::async, fill_info, x, height));
    }
    // collect uncollected results
    while(!q.empty())
    {
        v.push_back(q.front().get()); // blocks until thread is done
        q.pop();
    }
    std::cout << v.size()<< 'n';
    for(int x = 0; x < width; ++x)
        for(int y = 0; y < height; ++y)
            std::cout << "{" << x << ", " << y << "}: " << v[x][y] << 'n';
}
输出:

{0, 0}: 0
{0, 1}: 0
{0, 2}: 0
{1, 0}: 0
{1, 1}: 1
{1, 2}: 2
{2, 0}: 0
{2, 1}: 2
{2, 2}: 4
{3, 0}: 0
{3, 1}: 3
{3, 2}: 6
{4, 0}: 0
{4, 1}: 4
{4, 2}: 8
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