Параллельное программирование на С++ в действии
О книге
Аннотация
В наши дни компьютеры с несколькими многоядерными процессорами стали нормой. Стандарт С++11 языка С++ предоставляет развитую поддержку многопоточности в приложениях. Поэтому, чтобы сохранять конкурентоспособность, вы должны овладеть принципами и приемами их разработки, а также новыми средствами языка, относящимися к параллелизму.
Книга «Параллельное программирование на С++ в действии» не предполагает предварительных знаний в этой области. Вдумчиво читая ее, вы научитесь писать надежные и элегантные многопоточные программы на С++11. Вы узнаете о том, что такое потоковая модель памяти, и о том, какие средства поддержки многопоточности, в том числе запуска и синхронизации потоков, имеются в стандартной библиотеке. Попутно вы познакомитесь с различными нетривиальными проблемами программирования в условиях параллелизма.
- Предисловие
- Благодарности
- Об этой книге
- Об иллюстрации на обложке
- Глава 1. Здравствуй, параллельный мир!
- 1.1. Что такое параллелизм?
- 1.1.1. Параллелизм в вычислительных системах
- 1.1.2. Подходы к организации параллелизма
- 1.2. Зачем нужен параллелизм?
- 1.2.1. Применение параллелизма для разделения обязанностей
- 1.2.2. Применение параллелизма для повышения производительности
- 1.2.3. Когда параллелизм вреден?
- 1.3. Параллелизм и многопоточность в С++
- 1.3.1. История многопоточности в С++
- 1.3.2. Поддержка параллелизма в новом стандарте
- 1.3.3. Эффективность библиотеки многопоточности для С++
- 1.3.4. Платформенно-зависимые средства
- 1.4. В начале пути
- 1.4.1. Здравствуй, параллельный мир
- 1.5. Резюме
- Глава 2. Управление потоками
- 2.1. Базовые операции управления потоками
- 2.1.1. Запуск потока
- 2.1.2. Ожидание завершения потока
- 2.1.3. Ожидание в случае исключения
- 2.1.4. Запуск потоков в фоновом режиме
- 2.2. Передача аргументов функции потока
- 2.3. Передача владения потоком
- 2.4. Задание количества потоков во время выполнения
- 2.5. Идентификация потоков
- 2.6. Резюме
- Глава 3. Разделение данных между потоками
- 3.1. Проблемы разделения данных между потоками
- 3.1.1. Гонки
- 3.1.2. Устранение проблематичных состояний гонки
- 3.2. Защита разделяемых данных с помощью мьютексов
- 3.2.1. Использование мьютексов в С++
- 3.2.2. Структурирование кода для защиты разделяемых данных
- 3.2.3. Выявление состояний гонки, внутренне присущих интерфейсам
- 3.2.4. Взаимоблокировка: проблема и решение
- 3.2.5. Дополнительные рекомендации, как избежать взаимоблокировок
- 3.2.6. Гибкая блокировка с помощью std::unique_lock
- 3.2.7. Передача владения мьютексом между контекстами
- 3.2.8. Выбор правильной гранулярности блокировки
- 3.3. Другие средства защиты разделяемых данных
- 3.3.1. Защита разделяемых данных во время инициализации
- 3.3.2. Защита редко обновляемых структур данных
- 3.3.3. Рекурсивная блокировка
- 3.4. Резюме
- Глава 4. Синхронизация параллельных операций
- 4.1. Ожидание события или иного условия
- 4.1.1. Ожидание условия с помощью условных переменных
- 4.1.2. Потокобезопасная очередь на базе условных переменных
- 4.2. Ожидание одноразовых событий с помощью механизма будущих результатов
- 4.2.1. Возврат значения из фоновой задачи
- 4.2.2. Ассоциирование задачи с будущим результатом
- 4.2.3. Использование std::promise
- 4.2.4. Сохранение исключения в будущем результате
- 4.2.5. Ожидание в нескольких потоках
- 4.3. Ожидание с ограничением по времени
- 4.3.1. Часы
- 4.3.2. Временные интервалы
- 4.3.3. Моменты времени
- 4.3.4. Функции, принимающие таймаут
- 4.4. Применение синхронизации операций для упрощения кода
- 4.4.1. Функциональное программирование с применением будущих результатов
- 4.4.2. Синхронизация операций с помощью передачи сообщений
- 4.5. Резюме
- Глава 5. Модель памяти С++ и атомарные операции
- 5.1. Основы модели памяти
- 5.1.1. Объекты и ячейки памяти
- 5.1.2. Объекты, ячейки памяти и параллелизм
- 5.1.3. Порядок модификации
- 5.2. Атомарные операции и типы в С++
- 5.2.1. Стандартные атомарные типы
- 5.2.2. Операции над std::atomic_flag
- 5.2.3. Операции над std::atomic < bool >
- 5.2.4. Операции над std::atomic < T* > : арифметика указателей
- 5.2.5. Операции над стандартными атомарными целочисленными типами
- 5.2.6. Основной шаблон класса std::atomic < >
- 5.2.7. Свободные функции для атомарных операций
- 5.3. Синхронизация операций и принудительное упорядочение
- 5.3.1. Отношение синхронизируется-с
- 5.3.2. Отношение происходит-раньше
- 5.3.3. Упорядочение доступа к памяти для атомарных операций
- 5.3.4. Последовательности освобождений и отношение синхронизируется-с
- 5.3.5. Барьеры
- 5.3.6. Упорядочение неатомарных операций с помощью атомарных
- 5.4. Резюме
- Глава 6 Проектирование параллельных структур данных с блокировками
- 6.1. Что понимается под проектированием структур данных, рассчитанных на параллельный доступ?
- 6.1.1. Рекомендации по проектированию структур данных для параллельного доступа
- 6.2. Параллельные структуры данных с блокировками
- 6.2.1. Потокобезопасный стек с блокировками
- 6.2.2. Потокобезопасная очередь с блокировками и условными переменными
- 6.2.3. Потокобезопасная очередь с мелкогранулярными блокировками и условными переменными
- 6.3. Проектирование более сложных структур данных с блокировками
- 6.3.1. Разработка потокобезопасной справочной таблицы с блокировками
- 6.3.2. Потокобезопасный список с блокировками
- 6.4. Резюме
- Глава 7 Проектирование параллельных структур данных без блокировок
- 7.1. Определения и следствия из них
- 7.1.1. Типы неблокирующих структур данных
- 7.1.2. Структуры данных, свободные от блокировок
- 7.1.3. Структуры данных, свободные от ожидания
- 7.1.4. Плюсы и минусы структур данных, свободных от блокировок
- 7.2. Примеры структур данных, свободных от блокировок
- 7.2.1. Потокобезопасный стек без блокировок
- 7.2.2. Устранение утечек: управление памятью в структурах данных без блокировок
- 7.2.3. Обнаружение узлов, не подлежащих освобождению, с помощью указателей опасности
- 7.2.4. Нахождение используемых узлов с помощью подсчета ссылок
- 7.2.5. Применение модели памяти к свободному от блокировок стеку
- 7.2.6. Потокобезопасная очередь без блокировок
- 7.3. Рекомендации по написанию структур данных без блокировок
- 7.3.1. Используйте std::memory_order_seq_cst для создания прототипа
- 7.3.2. Используйте подходящую схему освобождения памяти
- 7.3.3. Помните о проблеме ABA
- 7.3.4. Выявляйте циклы активного ожидания и помогайте другим потокам
- Глава 8. Проектирование параллельных программ
- 8.1. Методы распределения работы между потоками
- 8.1.1. Распределение данных между потоками до начала обработки
- 8.1.2. Рекурсивное распределение данных
- 8.1.3. Распределение работы по типам задач
- 8.2. Факторы, влияющие на производительность параллельного кода
- 8.2.1. Сколько процессоров?
- 8.2.2. Конкуренция за данные и перебрасывание кэша
- 8.2.3. Ложное разделение
- 8.2.4. Насколько близки ваши данные?
- 8.2.5. Превышение лимита и чрезмерное контекстное переключение
- 8.3. Проектирование структур данных для повышения производительности многопоточной программы
- 8.3.1. Распределение элементов массива для сложных операций
- 8.3.2. Порядок доступа к другим структурам данных
- 8.4. Дополнительные соображения при проектировании параллельных программ
- 8.4.1. Безопасность относительно исключений в параллельных алгоритмах
- 8.4.2. Масштабируемость и закон Амдала
- 8.4.3. Сокрытие латентности с помощью нескольких потоков
- 8.4.4. Повышение быстроты реакции за счет распараллеливания
- 8.5. Проектирование параллельного кода на практике
- 8.5.1. Параллельная реализация std::for_each
- 8.5.2. Параллельная реализация std::find
- 8.5.3. Параллельная реализация std::partial_sum
- 8.6. Резюме
- Глава 9. Продвинутое управление потоками
- 9.1. Пулы потоков
- 9.1.1. Простейший пул потоков
- 9.1.2. Ожидание задачи, переданной пулу потоков
- 9.1.3. Задачи, ожидающие других задач
- 9.1.4. Предотвращение конкуренции за очередь работ
- 9.1.5. Занимание работ
- 9.2. Прерывание потоков
- 9.2.1. Запуск и прерывание другого потока
- 9.2.2. Обнаружение факта прерывания потока
- 9.2.3. Прерывание ожидания условной переменной
- 9.2.4. Прерывание ожидания std::condition_variable_any
- 9.2.5. Прерывание других блокирующих вызовов
- 9.2.6. Обработка прерываний
- 9.2.7. Прерывание фоновых потоков при выходе из приложения
- 9.3. Резюме
- Глава 10. Тестирование и отладка многопоточных приложений
- 10.1. Типы ошибок, связанных с параллелизмом
- 10.1.1. Нежелательное блокирование
- 10.1.2. Состояния гонки
- 10.2. Методы поиска ошибок, связанных с параллелизмом
- 10.2.1. Анализ кода на предмет выявления потенциальных ошибок
- 10.2.2. Поиск связанных с параллелизмом ошибок путем тестирования
- 10.2.3. Проектирование с учетом тестопригодности
- 10.2.4. Приемы тестирования многопоточного кода
- 10.2.5. Структурирование многопоточного тестового кода
- 10.2.6. Тестирование производительности многопоточного кода
- 10.3. Резюме
- Приложение А. Краткий справочник по некоторым конструкциям языка С++
- А.1. Ссылки на r - значения
- A.1.1. Семантика перемещения
- А.1.2. Ссылки на r - значения и шаблоны функций
- А.2. Удаленные функции
- А.3. Умалчиваемые функции
- А.4. constexpr - функции
- А.4.1. constexpr и определенные пользователем типы
- А.4.2. constexpr - объекты
- A.4.3. Требования к constexpr - функциям
- А.4.4. constexpr и шаблоны
- А.5. Лямбда-функции
- A.5.1. Лямбда-функции, ссылающиеся на локальные переменные
- А.6. Шаблоны с переменным числом параметров
- A.6.1. Расширение пакета параметров
- А.7. Автоматическое выведение типа переменной
- А.8. Поточно-локальные переменные
- А.9. Резюме
- Приложение В. Краткое сравнение библиотек для написания параллельных программ
- Приложение С. Каркас передачи сообщений и полный пример программы банкомата
- Приложение D Справочник по библиотеке С++ Thread Library
- D.1. Заголовок < chrono >
- D.1.1. Шаблон класса std::chrono::duration
- D.1.2. Шаблон класса std::chrono::time_point
- D.1.3. Класс std::chrono::system_clock
- D.1.4. Класс std::chrono::steady_clock
- D.1.5. Псевдоним типа std::chrono::high_resolution_clock
- D.2. Заголовок < condition_variable >
- D.2.1. Класс std::condition_variable
- D.2.2. Класс std::condition_variable_any
- D.3. Заголовок < atomic >
- D.3.1. std::atomic_xxx , псевдонимы типов
- D.3.2. ATOMIC_ xxx _LOCK_FREE , макросы
- D.3.3. ATOMIC_VAR_INIT , макрос
- D.3.4. std::memory_order , перечисление
- D.3.5. std::atomic_thread_fence , функция
- D.3.6. std::atomic_signal_fence , функция
- D.3.7. std::atomic_flag , класс
- D.3.8. Шаблон класса std::atomic
- D.3.9. Специализации шаблона std::atomic
- D.3.10. Специализации std::atomic < integral-type >
- D.4. Заголовок < future >
- D.4.1. Шаблон класса std::future
- D.4.2. Шаблон класса std::shared_future
- D.4.3. Шаблон класса std::packaged_task
- D.4.4. Шаблон класса std::promise
- D.4.5. Шаблон функции std::async
- D.5. Заголовок < mutex >
- D.5.1. Класс std::mutex
- D.5.2. Класс std::recursive_mutex
- D.5.3. Класс std::timed_mutex
- D.5.4. Класс std::recursive_timed_mutex
- D.5.5. Шаблон класса std::lock_guard
- D.5.6. Шаблон класса std::unique_lock
- D.5.7. Шаблон функции std::lock
- D.5.8. Шаблон функции std::try_lock
- D.5.9. Класс std::once_flag
- D.5.10. Шаблон функции std::call_once
- D.6. Заголовок < ratio >
- D.6.1. Шаблон класса std::ratio
- D.6.2. Псевдоним шаблона std::ratio_add
- D.6.3. Псевдоним шаблона std::ratio_subtract
- D.6.4. Псевдоним шаблона std::ratio_multiply
- D.6.5. Псевдоним шаблона std::ratio_divide
- D.6.6. Шаблон класса std::ratio_equal
- D.6.7. Шаблон класса std::ratio_not_equal
- D.6.8. Шаблон класса std::ratio_less
- D.6.9. Шаблон класса std::ratio_greater
- D.6.10. Шаблон класса std::ratio_less_equal
- D.6.11. Шаблон класса std::ratio_greater_equal
- D.7. Заголовок < thread >
- D.7.1. Класс std::thread
- D.7.2. Пространство имен this_thread
- Ресурсы
- Печатные ресурсы
- Сетевые ресурсы
- Примечания
Скачать или читать онлайн книгу Параллельное программирование на С++ в действии
На этой странице свободной электронной библиотеки fb2.top любой посетитель может читать онлайн бесплатно полную версию книги «Параллельное программирование на С++ в действии» или скачать fb2 файл книги на свой смартфон или компьютер и читать её с помощью любой современной книжной читалки. Книга написана автором Энтони Д. Уильямс, относится к жанру Программирование, программы, базы данных, добавлена в библиотеку 30.06.2018 и доступна полностью, абсолютно бесплатно и без регистрации.
С произведением «Параллельное программирование на С++ в действии» , занимающим объем 672 печатных страниц, вы наверняка проведете не один увлекательный вечер. В нашей онлайн читалке предусмотрен ночной режим чтения, который отлично подойдет для тёмного времени суток и чтения перед сном. Помимо этого, конечно же, можно читать «Параллельное программирование на С++ в действии» полностью в классическом режиме или же скачать всю книгу целиком на свой смартфон в удобном формате fb2. Желаем увлекательного чтения!
С этой книгой читают:
- Викиномика - Энтони Уильямс
- Изучаем Java EE 7 - Энтони Гонсалвес
- Terraform: инфраструктура на уровне кода - Евгений Брикман
- Теоретический минимум по Computer Science - Владстон Феррейра Фило
- Сценарии командной оболочки. Linux, OS X и Unix. 2-е издание - Брендон Перри, Дейв Тейлор
- Автостопом по Python - Таня Шлюссер, Кеннет Рейтц
- Простой Python - Билл Любанович
- Записки парасистемного программиста - Евгений Лишак
- Геймдизайн - Тайнан Сильвестр
- Чистый Agile. Основы гибкости - Роберт Мартин
ТЕЛЕГРАМКанал с обзорами, анонсами новинок и книжными подборками
Книжный Вестник
Бот для удобного поиска книг (если не нашлось на сайте)
Поиск книг
Свежие любовные романы в удобных форматах
Любовные романы
О психологии, саморазвитии и личностном росте
Саморазвитие
Детективы и триллеры, все новинки
Детективы
Фантастика и фэнтези, все новинки
Фантастика
Отборные классические книги
Классика
ВКОНТАКТЕБиблиотека с любовными романами, которая наверняка придётся по вкусу женской части аудитории
Любовные романы
Библиотека с фантастикой и фэнтези, а также смежных жанров
Фантастика
Самые популярные книги в формате фб2
Топ фб2
книги