C++ OpenMP和std::vector<bool>

Question

为什么以下代码对于std::vector of bool不起作用（如预期）？ 布尔向量中的某些元素随机为false。 对于int向量，所有内容都正常工作（使用多个循环进行测试）。

我在ubuntu 14.04 64位上使用g ++ 4.8.4。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;


class TestBool
{
public:
    TestBool() {}
    bool test() {return true;}
    int testInt() {return 10;}
};
void testBVec(vector<bool> &bv, size_t loop)
{
    cout << "boolvec loop " << loop << endl;
    for(size_t i = 0; i < bv.size(); i++) {
        if( ! bv[i])
            cout << "wholy shit with bool at index " << i << endl;
    }
}
void testIntVec(vector<int> &iv, size_t loop)
{
    cout << "intVec loop " << loop << endl;
    for(size_t i = 0; i < iv.size(); i++) {
        if( iv[i] != 10)
            cout << "wholy shit with int at index " << i << endl;
    }
}


int main()
{
    vector<TestBool> tv(10);
    size_t loops = 3;

    for(size_t i = 0; i < loops; i++ ) {
        vector<bool> bv(10);
        vector<int> iv(10);

        #pragma omp parallel for
        for(int j = 0; j < 10; ++j) {
            bv[j] = tv[j].test();
            iv[j] = tv[j].testInt();
        }
        testBVec(bv, i+1);
        testIntVec(iv, i+1);
    }

    return 0;
}

- Mr. B0ne

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https://isocpp.org/blog/2012/11/on-vectorbool - Mansuro

感谢您提供的链接。 - Mr. B0ne

Answer 1

很可能是因为编译器将vector<bool>转换为位数组。如果您不需要位数组，请改用存储0和1的vector<int>或vector<char>。

- Anton Malyshev

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谢谢你，我不知道那个。 - Mr. B0ne

Answer 2

vector<bool>是明确的模板特化，它将布尔值打包到某些整数变量的位中。为了使位可由语义正确的下标进行写入，vector<bool>::operator[]返回一些代理对象，该代理对象可转换为bool并具有用于布尔值的赋值运算符。不同索引的代理对象可能引用相同的底层内存，因此不能保证同时访问不同位的线程安全。

要证明这不是编译器错误，请参阅此页面上的“数据竞争”部分：

不能保证同时访问不同元素是线程安全的（因为存储字节可能由多个位共享）。

或参阅C++标准的23.2.2节：

2. 除了vector<bool>之外，在同一序列中不同元素所包含的对象的内容在并发修改时，<...> 实现必须避免数据竞争。
3. 作为一般规则的例外，对于vector<bool> y，y[0] = true可能与y[1] = true竞争。

正如@Anton建议的那样，请使用类型而不是bool。

- Sergey

Answer 3

除了Sergey和Anton的回答之外，我想指出向量被认为不是线程安全的，正如在数据竞争部分中描述的那样。您可以在http://www.cplusplus.com/reference/vector/vector-bool中找到更多信息。

您的替代方案（正如其他人建议的）要么是使用其他类型的向量，要么保护该语句。

bv[j] = tv[j].test();

使用#pragma omp critical来实现同步。

- Harald