Amalan terbaik dan cadangan untuk pengaturcaraan serentak dalam C++

Amalan terbaik untuk konkurensi C++ mengesyorkan meminimumkan keadaan kongsi, menggunakan kunci mutex, mengelakkan pertikaian kunci, menggunakan operasi atom dan mengelakkan kebuntuan. Selain itu, menggunakan kumpulan benang, penunjuk pintar, ujian unit dan alat pemprofilan boleh meningkatkan kualiti kod.

Amalan dan Cadangan Terbaik untuk Pengaturcaraan Serentak dalam C++

Pengenalan
Pengaturcaraan serentak ialah proses mencipta atur cara yang melaksanakan pelbagai tugas secara serentak. C++ menyediakan ciri konkurensi yang kaya seperti benang, kunci mutex dan operasi atom. Menguasai amalan terbaik adalah penting untuk menulis kod serentak yang mantap, boleh diselenggara dan cekap.

Amalan Terbaik

• Minimumkan Keadaan Dikongsi: Keadaan yang dikongsi dalam program serentak boleh membawa kepada keadaan perlumbaan. Cuba untuk meminimumkan keadaan dikongsi dan gunakan cara komunikasi lain, seperti pemesejan atau operasi atom.
• Gunakan kunci mutex: Apabila beberapa utas perlu mengakses sumber yang dikongsi, gunakan kunci mutex untuk memastikan hanya satu utas boleh mengaksesnya pada satu masa.
• Elakkan pertengkaran kunci: Pertengkaran kunci boleh menyebabkan kemerosotan prestasi. Minimumkan masa anda memegang kunci mutex dan pertimbangkan untuk menggunakan struktur data tanpa kunci atau kawalan konkurensi yang optimistik.
• Gunakan operasi atom: Jika anda hanya berurusan dengan jenis data mudah (seperti integer atau penunjuk), anda boleh menggunakan operasi atom untuk kemas kini selamat benang.
• Elak Kebuntuan: Kebuntuan berlaku apabila menunggu pekeliling berlaku. Pastikan untuk memperoleh kunci mutex dalam susunan yang munasabah dan elakkan penantian yang tidak terhingga.

Disyorkan

• Gunakan kumpulan benang: Kolam benang boleh mengurus benang dengan berkesan. Ia menyediakan set benang yang dipratentukan yang boleh mencipta dan memusnahkan benang baharu secara dinamik mengikut keperluan.
• Gunakan penunjuk pintar: Penunjuk pintar boleh mengurus penunjuk secara automatik kepada objek yang diperuntukkan secara dinamik, memudahkan pengurusan memori dan mencegah kebocoran memori.
• Ujian unit: Ujian unit ketat kod serentak untuk mengesan keadaan perlumbaan dan kebuntuan.
• Gunakan alat pemprofilan: Gunakan alat pemprofilan seperti valgrind untuk mengesan ralat memori dan keadaan perlumbaan.

Kes Praktikal

Pertimbangkan contoh mudah berikut pengkomputeran jumlah tatasusunan menggunakan kumpulan benang:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <thread>
#include <future>

using namespace std;

// 计算子数组和的函数
int sum_subarray(const vector<int>& arr, int start, int end) {
  int sum = 0;
  for (int i = start; i < end; i++) {
    sum += arr[i];
  }
  return sum;
}

// 使用线程池计算数组和
int sum_array_concurrent(const vector<int>& arr, int num_threads) {
  // 创建线程池
  threadpool pool(num_threads);

  // 分配任务
  vector<future<int>> results;
  int chunk_size = arr.size() / num_threads;
  for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
    int start = i * chunk_size;
    int end = (i + 1) * chunk_size;
    results.push_back(pool.enqueue(sum_subarray, arr, start, end));
  }

  // 等待所有任务完成并返回总和
  int total_sum = 0;
  for (auto& result : results) {
    total_sum += result.get();
  }
  return total_sum;
}

int main() {
  vector<int> arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

  // 使用 4 个线程并行计算数组和
  int sum = sum_array_concurrent(arr, 4);

  cout << "数组和为：" << sum << endl;

  return 0;
}

Dalam contoh ini:

• Kami menggunakan kumpulan benang untuk memperuntukkan tugas bagi pengiraan selari.
• Kami menguraikan tugas yang diberikan kepada benang untuk mengelakkan pertikaian kunci.
• Kami menggunakan penunjuk pintar untuk mengurus kitaran hayat objek benang dalam kumpulan benang secara automatik.

Dengan mengikuti amalan dan pengesyoran terbaik ini, pembangun boleh menulis kod serentak C++ yang mantap, cekap dan boleh diselenggara.

Atas ialah kandungan terperinci Amalan terbaik dan cadangan untuk pengaturcaraan serentak dalam C++. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!