Pengenalan kepada perpustakaan dan alat moden untuk pengaturcaraan serentak dalam C++?

Pengaturcaraan serentak C++ moden menyediakan pelbagai pustaka dan alatan untuk memudahkan penggunaan pemprosesan berbilang teras: C++ Standard Threading Library (STL): std::thread, std::mutex, std::condition_variableOpenMP: arahan (#pragma) dan fungsi , dipermudahkan Pengaturcaraan selari memori kongsi Boost library concurrency: boost::thread, boost::atomic, boost::lockfree Kes praktikal: Gunakan STL untuk mencipta pendaraban matriks pengiraan selari berbilang benang Gunakan arahan OpenMP untuk menyelaraskan gelung dalam secara automatik untuk melaksanakan matriks pendaraban

Pengenalan kepada Perpustakaan Moden dan Alat untuk Pengaturcaraan Serentak dalam C++

Dalam pembangunan perisian moden, pengaturcaraan serentak adalah penting, membolehkan pengaturcara mencipta aplikasi yang boleh memanfaatkan pemproses berbilang teras. C++ menyediakan satu siri perpustakaan dan alatan untuk memudahkan pengaturcaraan serentak. Artikel ini memperkenalkan perpustakaan dan alatan moden ini dan menunjukkan cara menggunakannya melalui contoh praktikal.

1. C++ Standard Threading Library (STL)

STL ialah sebahagian daripada C++ standard, yang menyediakan satu set kelas dan fungsi threading yang membolehkan pembangun mencipta dan mengurus thread. Kelas utama termasuk:

• std::thread: Mewakili urutan yang boleh melaksanakan fungsi. std::thread：表示一个可执行函数的线程。
• std::mutex：控制对共享资源的访问。
• std::condition_variable：用于同步线程。

2. OpenMP

OpenMP 是一个跨平台的 API，用于 C/C++ 和 Fortran 程序的共享内存并行编程。它提供指令和运行时函数，简化了并行编程。一些常用的 OpenMP 指令包括：

• #pragma omp parallel：创建并行区域。
• #pragma omp for：用并行循环并行化循环。
• #pragma omp critical：确保代码区域由一个线程独占执行。

3. Boost 并发库

Boost 是一个跨平台的 C++ 库集合，它提供了并发编程的额外功能。主要组件包括：

• boost::thread：提供线程同步和管理功能。
• boost::atomic：支持对原子变量的线程安全操作。
• boost::lockfree
std::mutex: Kawal akses kepada sumber yang dikongsi.

std::condition_variable: digunakan untuk menyegerakkan urutan.

2. OpenMP

OpenMP ialah API merentas platform untuk pengaturcaraan selari memori bersama program C/C++ dan Fortran. Ia menyediakan arahan dan fungsi masa jalan yang memudahkan pengaturcaraan selari. Beberapa arahan OpenMP yang biasa digunakan termasuk: 🎜🎜🎜#pragma omp selari: Cipta rantau selari. 🎜🎜#pragma omp for: Sejajarkan gelung dengan gelung selari. 🎜🎜#pragma omp critical: Pastikan kawasan kod dilaksanakan secara eksklusif oleh satu urutan. 🎜🎜🎜🎜3. Boost Concurrency Library 🎜🎜🎜Boost ialah koleksi perpustakaan C++ merentas platform yang menyediakan ciri tambahan untuk pengaturcaraan serentak. Komponen utama termasuk: 🎜🎜🎜boost::thread: Menyediakan fungsi penyegerakan dan pengurusan benang. 🎜🎜boost::atomic: Menyokong operasi selamat benang pada pembolehubah atom. 🎜🎜boost::lockfree: Menyediakan struktur data tanpa kunci. 🎜🎜🎜🎜Kes Praktikal: Pendaraban Matriks Selari🎜🎜🎜Untuk menunjukkan penggunaan perpustakaan dan alatan ini, kami mempertimbangkan contoh pendaraban matriks selari. Kodnya adalah seperti berikut: 🎜

// 使用 STL
void matrix_multiplication_stl(const double* A, const double* B, double* C,
                               int rows, int cols) {
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i = 0; i < rows; ++i) {
    threads.emplace_back([A, B, C, i, cols]() {
      for (int j = 0; j < cols; ++j) {
        double sum = 0;
        for (int k = 0; k < cols; ++k) {
          sum += A[i * cols + k] * B[k * cols + j];
        }
        C[i * cols + j] = sum;
      }
    });
  }
  for (auto& thread : threads) {
    thread.join();
  }
}

// 使用 OpenMP
void matrix_multiplication_openmp(const double* A, const double* B, double* C,
                                  int rows, int cols) {
#pragma omp parallel for
  for (int i = 0; i < rows; ++i) {
    for (int j = 0; j < cols; ++j) {
      double sum = 0;
      for (int k = 0; k < cols; ++k) {
        sum += A[i * cols + k] * B[k * cols + j];
      }
      C[i * cols + j] = sum;
    }
  }
}

🎜Dua fungsi ini melaksanakan pendaraban matriks selari menggunakan STL dan OpenMP masing-masing. Apabila menggunakan OpenMP, gelung dalam diselaraskan secara automatik. 🎜

Atas ialah kandungan terperinci Pengenalan kepada perpustakaan dan alat moden untuk pengaturcaraan serentak dalam C++?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!