为什么使用并发

  • 分离关注点 通过将相关的代码与无关的代码分离，可以使程序更容易理解和测试，从而减少出错的可能性。

    用并发技术分离关注点的依据是设计理念，而不是以增加运算吞吐量为目的。

  • 性能提升

    • 任务并行：将一个单个任务分成几部分，且各自并行运行，从而降低总运行时间。
    • 数据并行：每个线程在不同的数据部分上执行相同的操作。

什么情况避免使用并发

不使用并发的唯一原因就是收益比不上成本。

C++中的并发库

C++ 11

C++ 11引入了一整套内存模型和线程支持库。

  • std::thread: 创建和管理线程。
  • std::mutex: 互斥锁。
  • std::recursive_mutex：递归锁。
  • std::lock_guard 和 std::unique_lock: RAII的锁管理类。
  • std::condition_variable: 条件变量。
  • std::atomic: 原子操作库。
  • std::future、std::promise和std::async:: 异步任务。

C++ 14

  • std::shared_timed_mutex:引入了一种支持多读单写的互斥锁。
  • std::shared_lock: 同时管理多个互斥锁。

C++ 17

  • 并行STL算法。
  • std::scoped_lock
  • std::shared_mutex

C++ 20

  • coroutines：协程支持。
  • std::jthread
  • std::barrier和std::latch
  • std::counting_semaphore和std::binary_semaphore：信号量。

C++线程库的效率

  1. 在实现相同功能的前提下，直接使用底层API相比C++线程库并不会带来过多的性能收益。
  2. 零成本抽象：未被使用的功能完全不产生额外开销。