Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library

Нажмите для полного просмотра!

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №2

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №3

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №4

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №5

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №6

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №7

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №8

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №9

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №10

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №11

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №12

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №13

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №14

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №15

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №16

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №17

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №18

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №19

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №20

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №21

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №22

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №23

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №24

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №25

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №26

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №27

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №28

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №29

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №30

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №31

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №32

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №33

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №34

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №35

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №36

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №37

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №38

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №39

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №40

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №41

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №42

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №43

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №44

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №45

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №46

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №47

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №48

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №49

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №50

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №51

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №52

Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library, слайд №53

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Параллельное программирование. С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library. Доклад-сообщение содержит 53 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Параллельное программирование С++. Thread Support Library. Atomic Operations Library.

Слайд 2

Описание слайда:

Развитие параллельного программирования в С++ Posix threads pthread_create Windows Threads CreateThread OpenMPI omp parallel С++ Thread Support & Atomic Operations Libraries Нужна минимум VS2012 (лучше VS2015) GCC 4.8.1 Или 100 евро, чтобы купить just::thread

Слайд 3

Описание слайда:

std::thread std::thread – стандартный класс потока это не конкурент Windows и/или POSIX потокам это обертка, которая внутри использует либо Windows-потоки, либо POSIX-потоки в зависимости от компилятора и платформы

Слайд 4

$Простой пример для std::thread #include void ThreadProc() { printf(“Inside thread = %d”, std::this_thread::get_id()); } std::thread t(ThreadProc); …...$

Описание слайда:

Простой пример для std::thread #include void ThreadProc() { printf(“Inside thread = %d”, std::this_thread::get_id()); } std::thread t(ThreadProc); … t.join();

Слайд 5

Описание слайда:

Обработка исключений Любое исключение – вылет, падение Привет исключениям по любому поводу, Boost! void ThreadProc() { try { // вычисления } catch (…) { // обработка исключения } }

Слайд 6

Описание слайда:

Копирование потоков std::thread Прямое копирование – ошибка компиляции std::thread t(ThreadFunc); t2 = t; std::thread t3(t); std::thread t2(std::move(t)); // t невалидно std::thread& t3 = t2; // валидно t2 и t3, но // это один и тот же // объект

Слайд 7

Описание слайда:

Всегда надо join до пропадания std::thread из области видимости #include void ThreadProc() { printf(“Inside thread = %d”, std::this_thread::get_id()); } std::thread t(ThreadProc); … t.join();

Слайд 8

Описание слайда:

Function objects Второй способ создания объектов std::thread class FuncObject { public: void operator() (void) { cout

Слайд 9

Описание слайда:

Лямбда-выражения

Слайд 10

Описание слайда:

Потоки через лямбда-функции + передача параметров в потоки

Слайд 11

Описание слайда:

Лямбда-функции vs обычные функции vs Function objects Разница в читаемости – на любителя При использовании лямбда-функций есть накладные расходы на создание объекта При использовании function objects тоже есть накладные расходы на создание объекта

Слайд 12

Описание слайда:

Методы std::thread joinable – можно ли ожидать завершения потока (находимся ли мы в параллельном относительно этого потоке) get_id – возвращает ID потока native_handle – возвращает хендл потока (зависит от работающей реализации потоков) hardware_concurency – сколько потоков одновременно могут работать

Слайд 13

Описание слайда:

Методы std::thread join – ожидать завершения потока detach – разрешить потоку работать вне зависимости от объекта std::thread swap – поменять два потока местами std::swap – работает с объектами типа std::thread

Слайд 14

Описание слайда:

Методы std::this_thread yield – дать поработать другим потокам get_id – вернуть ID текущего потока sleep_for – «заснуть» на заданное время sleep_until – «заснуть» до заданного времени std::chrono::milliseconds duration(2000); std::this_thread::sleep_for(duration);

Слайд 15

Описание слайда:

Недостатки std::thread Нет thread affinity Нет размера стека для MSVC 2010 и выше не актуально Нет завершения потока в pthread есть вполне приемлимая реализация Нет статуса работы потока Нет кода выхода потоковой функции

Слайд 16

Описание слайда:

std::future Future – это высокоуровневая абстракция Вы начинаете асинхронную операцию Вы возвращаете хендл, чтобы ожидать результат Создание потоков, ожидание выполнение, исключения и пр – делаются автоматически

Слайд 17

Описание слайда:

std::async + std::future

Слайд 18

Описание слайда:

Где работает асинхронная операция? «Ленивое» исполнение в главном потоке future f1 = std::async( std::launch::deferred, []() -> T {...} ); Выполнение в отдельном потоке future f2 = std::async( std::launch::async, []() -> T {...} ); Пусть система решит, она умнее future f3 = std::async( []() -> T {...} );

Слайд 19

$Wait For Аналог try-to-lock std::future f; …. auto status = f.wait_for(std::chrono::milliseconds(10)); if (status == std::future_status::ready) { }$

Описание слайда:

Wait For Аналог try-to-lock std::future f; …. auto status = f.wait_for(std::chrono::milliseconds(10)); if (status == std::future_status::ready) { }

Слайд 20

Описание слайда:

std::shared_future Аналог std::future, но позволяет копировать себя и позволяет ожидать себя нескольким потокам Например, чтобы можно было протащить future в несколько потоков и ждать его во всех них. Метод share объекта std::future возвращает эквивалентный std::shared_future

Слайд 21

Описание слайда:

Методы std::future / std::shared_future wait – ждать результат get – получить результат wait_for – ожидать результат с таймаутом wait_until – ожидать результат максимум до заданного момента

Слайд 22

$std::packaged_task std::packaged_task task([](int a, int b) { return std::pow(a, b); }); std::future result = task.get_future(); task(2, 9);...$

Описание слайда:

std::packaged_task std::packaged_task task([](int a, int b) { return std::pow(a, b); }); std::future result = task.get_future(); task(2, 9); std::packaged_task task(f); std::future result = task.get_future(); task(); std::packaged_task task(std::bind(f, 2, 11)); std::future result = task.get_future(); task();

Слайд 23

Описание слайда:

Зачем нужен std::packaged_task? Реиспользование Разная реализация Запуск на разных данных

Слайд 24

Описание слайда:

Методы std::packaged_task valid – возвращает, установлена ли функция swap – меняет два packaged_task местами get_future – возвращает объект future operator () – запускает функцию reset – сбрасывает результаты вычислений make_ready_at_thread_exit – запускает функцию, однако результат не будет известен до окончания работы текущего потока

Слайд 25

Описание слайда:

Promises std::future дает возможность вернуть значение из потока после завершения потоковой функции std::promise это объект, который можно протащить в потоковую функцию, чтобы вернуть значение из потока до завершения потоковой функции

Слайд 26

$std::promise void ThreadProc(std::promise& promise) { … promise.set_value(2)); //-- (3) … } std::promise promise; //-- (1) std::thread...$

Описание слайда:

std::promise void ThreadProc(std::promise& promise) { … promise.set_value(2)); //-- (3) … } std::promise promise; //-- (1) std::thread thread(ThreadProc, std::ref(promise)); //-- (2) std::future result(promise.get_future()); //-- (4) printf(“thread returns value = %d”, result.get()) //-- (5)

Слайд 27

Описание слайда:

Методы std::promise operator == - можно копировать swap – обменять местами set_value – установить возвращаемое значение set_value_at_thread_exit – установить возвращаемое значение, но сделать его доступным только когда поток завершится set_exception – сохранить исключение, которое произошло set_exception_at_thread_exit – сохранить исключение, но сделать его доступным только после окончания работы потока

Слайд 28

Описание слайда:

Locking

Слайд 29

Описание слайда:

“Smart” locking

Слайд 30

Описание слайда:

Методы std::mutex lock – захватить мьютекс unlock – освободить мьютекс try_lock – попробовать захватить мьютекс с таймаутом 0 секунд и возвратить, успешно или нет native_handle – хендл мьютекса (зависит от реализации)

Слайд 31

Описание слайда:

Другие виды мьютексов std::timed_mutex – мьютекс, который можно попробовать захватить с ненулевым таймаутом std::recursive_mutex – мьютекс, который может быть многократно захвачен одним и тем же потоком std::recursive_timed_mutex – смесь std::timed_mutex и std::recursive_mutex

Слайд 32

Описание слайда:

Методы для timed мьютексов try_lock_for – попытка захватить мьютекс с заданным таймаутом и возвратом успешности операции try_lock_until – попытка захватить мьютекс максимум до заданного времени и возвратом успешности операции

Слайд 33

Описание слайда:

std::shared_timed_mutex (C++ 14) Объект, который позволяет эксклюзивно захватывать мьютекс и неэксклюзивно. Если мьютекс захвачен эксклюзивно, то неэксклюзивно захватить его нельзя (ожидание). Обратное верно. Неэксклюзивный захват может быть из нескольких потоков одновременно

Слайд 34

Описание слайда:

std::shared_timed_mutex Зачем нужно? На чтение защищенный ресурс можно открыть из нескольких потоков без возникновения проблем На запись можно открыть только одному потоку, причем чтобы в этот момент никто не читал – чтобы проблем не было

Слайд 35

Описание слайда:

std::shared_timed_mutex Эксклюзивный доступ lock try_lock try_lock_for try_lock_until unlock

Слайд 36

Описание слайда:

std::shared_timed_mutex Неэксклюзиный доступ lock_shared try_shared_lock try_shared_lock_for try_shared_lock_until unlock_shared

Слайд 37

Описание слайда:

Общие алгоритмы захвата std::lock std::lock(mutex1, mutex2, …, mutexN); std::try_lock – c нулевым таймаутом std::try_lock(mutex1, mutex2, …, mutexN);

Слайд 38

$std::call_once & std::once_flag std::once_flag flag; void do_once() { std::call_once(flag, []() { printf(“called once”); }); } std::thread...$

Описание слайда:

std::call_once & std::once_flag std::once_flag flag; void do_once() { std::call_once(flag, []() { printf(“called once”); }); } std::thread t1(do_once); std::thread t2(do_once); t1.join(); t2.join();

Слайд 39

Описание слайда:

Умные указатели для примитивов синхронизации Для обоих нельзя копировать, можно переносить. Различия std::unique_lock – обертка для эксклюзивного доступа std::shared_lock (C++ 14) – обертка для неэксклюзивного доступа

Слайд 40

Описание слайда:

Методы std::shared_lock / std::unique_lock operator = разблокирует текущий мьютекс и становится оберткой над новым lock try_lock try_lock_for try_lock_until unlock

Слайд 41

Описание слайда:

Методы std::shared_lock / std::unique_lock swap – обменять примитив синхронизации с другим объектом ?_lock release – отсоединить текущий примитив синхронизации без unlock mutex – возвращает ссылку на текущий примитив синхронизации owns_lock – возвращает true, если управляет примитивом синхронизации

Слайд 42

Описание слайда:

Стратегии захвата примитива синхронизации в конструкторе std::lock_guard lock1(m1, std::adopt_lock); std::lock_guard lock2(m2, std::defer_lock); std::defer_lock – не захватывать мьютекс std::try_to_lock – попробовать захватить с нулевым таймаутом std::adopt_lock – считать, что текущий поток уже захватил мьютекс

Слайд 43

Описание слайда:

Событие: std::condition_variable notify_one – уведомить о событии 1 поток notify_all – уведомить о событии все потоки wait – ждать события wait_for – ждать события с таймаутом wait_until – ждать события не дольше, чем до заданного времени native_handle – вернуть хендл события (зависит от реализации)

Слайд 44

Описание слайда:

std::atomic

Слайд 45

Описание слайда:

std::atomic Шаблонный тип данных для цифровых переменных (char, short, int, int64, etc) и указателей Почти всегда lock-free, а если и не lock-free, то не требует написания lock-ов вами. Главное отличие – гонки данных исключены. Зато возможные операции крайне ограничены.

Слайд 46

Описание слайда:

std::atomic operator = приравнивает один атомик другому is_lock_free – возвращает, является ли реализация для этого типа данных lock free store – загружает в атомик новое значение load – получает из атомика значение exchange – заменяет значение атомика и возвращает прошлое значение

Слайд 47

Описание слайда:

std::atomic fetch_add, fetch_sub, fetch_and, fetch_or, fetch_xor – выполняет сложение, вычитание, логические И, ИЛИ, XOR и возвращает предыдущее значение operator++ operator++(int) operator-- operator--(int) operator+= operator-= operator&= operator|= operator^=

Слайд 48

Описание слайда:

std::atomic_flag operator = - присвоение clear – сброс флага в false test_and_set – устанавливает флаг в true и возвращает предыдущее значение

Слайд 49

Описание слайда:

Что еще есть в C++ 11 Atomic Operations Library? Дублирование всех методов внешними операциями (.swap -> std::swap) Compare And Swap (CAS) И еще много всего для тех, кто слишком хорошо понимает, что делает

Слайд 50

Описание слайда:

Общие впечатления Шаг вперед по адекватности и однообразию Местами шаг назад. Сравните Sleep(100) и std::chrono::milliseconds duration(100); std::this_thread::sleep_for(duration);

Слайд 51

Описание слайда:

Общие впечатления Впервые потоки, примитивы синхронизации стандартизированы Некоторые устоявшиеся термины и подходы исключены (семафор; код, возвращаемый потоковой функцией; принудительное завершение потока; thread affinity; размер стека) Некоторые совсем Для некоторых непривычные аналоги

Слайд 52

Описание слайда:

Общие впечатления В целом функциональности много, есть полезные нововведения, которые позволяют свести необходимость программировать синхронизацию к нулю. Однако, с другой стороны отсутствие определенной функциональности, мягко говоря, смущает.