【C++并发编程实战】第1章你好，C++的并发世界!

文章目录 1. 何谓并发2. 为什么使用并发？3. 什么时候不使用并发4. C++多线程历史5. 第一个并发程序

1. 何谓并发 最简单和最基本的并发,是指两个或更多独立的活动同时发生。计算机领域的并发指的是在单个系统里同时执行多个独立的任务，而非顺序的进行一些活动。单核的任务切换有一定的时间开销，但由于切换得太快也称为并发。多核能够真正的并行多个任务，我们称其为硬件并发。即便是具有真正硬件并发的系统，也很容易拥有比硬件可并行最大任务数还要多的任务需要执行，所以任务切换在这些情况下仍然适用。多进程和多线程是实现并发的两种基本途径 多进程并发：将应用程序分为多个独立的进程，它们在同一时刻运行 独立的进程可以通过进程间通信传递讯息(信号、套接字、文件、管道等等)这种进程之间的通信通常不是设置复杂，就是速度慢，这是因为操作系统会在进程间提供了一定的保护措施，以避免一个进程去修改另一个进程的数据运行多个进程所需的固定开销：需要时间启动进程，操作系统需要内部资源来管理进程，等等。可以使用远程连接(可能需要联网)的方式，在不同的机器上运行独立的进程。 多线程并发：在单个进程中运行多个线程。 每个线程相互独立运行，且线程可以在不同的指令序列中运行。进程中的所有线程都共享地址空间，并且所有线程访问到大部分数据。进程之间通常共享内存，但这种共享通常也是难以建立，且难以管理。因为，同一数据的内存地址在不同的进程中是不相同。地址空间共享，以及缺少线程间数据的保护，使得操作系统的记录工作量减小，所以使用多线程相关的开销远远小于使用多进程。如果数据要被多个线程访问，那么程序员必须确保每个线程所访问到的数据是一致的C++标准并未对进程间通信提供任何原生支持，所以使用多进程的方式实现，这会依赖与平台相关的API。 2. 为什么使用并发？ 为了分离关注点为了性能 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，这就是任务并行每个线程在不同的数据部分上执行相同的操作，这就是数据并行 3. 什么时候不使用并发 基本上，不使用并发的唯一原因就是，收益比不上成本。因为操作系统需要分配内核相关资源和堆栈空间，所以在启动线程时存在固有的开销，然后才能把新线程加入调度器中，所有这一切都需要时间。线程是有限的资源。如果让太多的线程同时运行，则会消耗很多操作系统资源，从而使得操作系统整体上运行得更加缓慢。因为每个线程都需要一个独立的堆栈空间，所以运行太多的线程也会耗尽进程的可用内存或地址空间。运行越多的线程，操作系统就需要做越多的上下文切换，每个上下文切换都需要耗费本可以花在有价值工作上的时间。并发拥有大幅度提高应用性能的潜力，但它也可能使代码复杂化，使其更难理解，并更容易出错。 4. C++多线程历史 早期的标准如C++98，没办法在缺少编译器相关扩展的情况下编写多线程应用程序，只能使用平台相关的C语言API来处理多线程。C++11标准不仅有了一个全新的线程感知内存模型，C++标准库也扩展了：包含了用于管理线程、保护共享数据、线程间同步操作，以及低级原子操作的各种类。这些类封装了底层的平台相关API，并提供用来简化任务的高级多线程工具。C++线程库中提供一个native_handle()成员函数，允许通过使用平台相关API直接操作底层实现。 5. 第一个并发程序 #include <iostream> #include <thread> // 引入标准线程库 void hello() // 新线程入口函数 { std::cout << "Hello Concurrent World\n"; } int main() // 主线程入口函数 { std::thread t(hello); // 创建新线程 t.join(); // 让主线程等待新线程结束 }