Асинхронная функция, дающая противоречивые результаты

Question

У меня есть функция, которая работает асинхронно. К сожалению, он только иногда выплевывает правильный ответ. Значения представлены futures[i].get() меняйте каждый раз, когда я запускаю код. Я новичок в многопоточности.

double async_func() const {

    vector<future<double>> futures;

    double val = 0;
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        futures.push_back(std::async(std::launch::async, [&] {return minor(i,0).determinant();}) );
    }       
    for (int i = 0; i < rows; i++) 
        val += futures[i].get();

    return val;
}

Answer 1

Проблема заключается в захвате по ссылке.

for (int i = 0; i < rows; i++)
{
   futures.push_back(std::async(std::launch::async, [&] // capture by reference!
   {
       return minor(i,0).determinant();
   }));
}

Это проблема, потому что каждый исполняемый метод не получает свое собственное значение i, но ссылка на переменную цикла i, Следовательно, как только i оценивается для вызова функции minor(i, 0)Возможно, это уже изменилось. Что еще хуже, вызов функции, возможно, еще не был выполнен до конца цикла. следовательно i возможно, был уничтожен до того, как его использовали.

---

Если приведенного выше описания недостаточно, возможно, эта временная шкала может помочь. Обратите внимание, что это не реальная ситуация, это просто иллюстрация.

Предположим, что итерация i выполняет 2 временных шага, оценка параметров функции - 2 шага, а запуск потока - 5 шагов (на реальной машине, вероятно, гораздо больше!). Работа, выполняемая каждым потоком, может занять несколько тысяч шагов (поэтому мы распараллеливаем их, верно?).

Time -->
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ...
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^  ^  ^  ^  ^
| | | | | | | | | | |  |  |  |  Thread 3 function call.
| | | | | | | | | | |  |  |  Thread 3 evaluate parameters (i == garbage!).
| | | | | | | | | | |  |  Thread 3 start; Thread 2 function call.
| | | | | | | | | | |  Thread 2 evaluate parameters (i == garbage!).
| | | | | | | | | | Destroy i; Thread 2 start; Thread 1 function call.
| | | | | | | | | Loop condition broken; Thread 1 evaluate parameters (i == 4 !).
| | | | | | | | Thread 0 function call; Thread 1 start; i = 4;
| | | | | | | Thread 3 request to start; Thread 0 evaluate parameters (i == 3 !).
| | | | | | Thread 0 start; i = 3;
| | | | | Thread 2 request to start.
| | | | i = 2.
| | | Thread 1 request to start.
| | i = 1.
| Thread 0 request to start.
Create i, i = 0.

Таким образом, некоторые потоки получают значимые данные, а другие нет. В зависимости от фактического времени, может быть возможно увеличить i одновременно с оценкой его значения для параметра функции, в этом случае у вас есть состояние гонки.

---

Разрешение путем захвата i по значению:

for (int i = 0; i < rows; i++)
{
   futures.push_back(std::async(std::launch::async, [=] // capture by value
   {
       return minor(i,0).determinant();
   }));
}

Рекомендация: при работе с асинхронными битами следует четко указывать, что именно вы захватываете:

for (int i = 0; i < rows; i++)
{
   futures.push_back(std::async(std::launch::async, [i] // explicit capture by value
   {
       return minor(i,0).determinant();
   }));
}

Вам также следует избегать перераспределения на ваш вектор фьючерсов. Просто добавь futures.reserve(rows) перед петлей.