提升线程概念化/问题

Boost Threading Conceptualization / Questions

本文关键字：问题 概念化 线程      更新时间：2023-10-16

我有一个函数，通常运行50次(运行50次模拟)。通常这是按顺序单线程完成的，但我想使用多线程来加快速度。线程不需要访问彼此的内存或数据，所以我不认为比赛是一个问题。从本质上讲，线程应该完成它的任务，并返回到main，它已经完成了，也返回一个双精度值。

首先，查看所有的boost文档和示例真的让我很困惑，我不确定我在寻找什么了。boost::线程吗?提高未来?有人能给我举个例子吗?此外，我不明白如何指定运行多少线程，它更像是我将运行50个线程和操作系统处理何时执行它们?

如果您的代码完全是cpu限制的(没有网络/磁盘IO)，那么您将受益于启动尽可能多的后台线程。使用Boost的hardware_concurrency()函数来确定这个数字和/或允许用户设置它。仅仅启动一堆线程是没有帮助的，因为这会增加创建、切换和终止线程所造成的开销。

启动线程的代码是一个简单的循环，后面跟着另一个等待线程完成的循环。您也可以使用thread_group类。如果作业的数量不知道，并且不能在线程启动时分配，可以考虑使用一个线程池，在这个线程池中启动一个合理数量的线程，然后在它们出现时给它们分配作业。

读取Boost。线程期货文档提供了使用期货和async来实现这一目标的想法。它还展示了如何使用thread对象手动完成(困难的方式)。

给定这个序列代码:

double run_sim(Data*);
int main()
{
  const unsigned ntasks = 50;
  double results[ntasks];
  Data data[ntasks];
  for (unsigned i=0; i<ntasks; ++i)
    results[i] = run_sim(data[i]);
}

一个简单的平行版本是:

#define BOOST_THREAD_PROVIDES_FUTURE
#include <boost/thread/future.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
double run_task(Data*);
int main()
{
  const unsigned nsim = 50;
  Data data[nsim];
  boost::future<int> futures[nsim];
  for (unsigned i=0; i<nsim; ++i)
    futures[i] = boost::async(boost::bind(&run_sim, &data[i]));
  double results[nsim];
  for (unsigned i=0; i<nsim; ++i)
    results[i] = futures[i].get();
}

因为boost::async还不支持延迟函数，每个异步调用将创建一个新线程，所以这将一次产生50个线程。这可能执行得很差，所以您可以将它分成更小的块:

#define BOOST_THREAD_PROVIDES_FUTURE
#include <boost/thread/future.hpp>
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
double run_sim(Data*);
int main()
{
  const unsigned nsim = 50;
  unsigned nprocs = boost::thread::hardware_concurrency();
  if (nprocs == 0)
    nprocs = 2;   // cannot determine number of cores, let's say 2
  Data data[nsim];   
  boost::future<int> futures[nsim];
  double results[nsim];
  for (unsigned i=0; i<nsim; ++i)
  {
    if ( ((i+1) % nprocs) != 0 )
      futures[i] = boost::async(boost::bind(&run_sim, &data[i]));
    else
      results[i] = run_sim(&data[i]);
  }
  for (unsigned i=0; i<nsim; ++i)
    if ( ((i+1) % nprocs) != 0 )
      results[i] = futures[i].get();
}

如果hardware_concurrency()返回4，这将创建三个新线程然后在main()线程中同步调用run_sim，然后创建另外三个新线程然后同步调用run_sim。这将防止同时创建50个线程，因为主线程停止做一些工作，这将允许一些其他线程完成。

上面的代码需要一个最新版本的Boost，如果你能使用c++ 11，使用标准c++会稍微容易一些:

#include <future>
double run_sim(Data*);
int main()
{
  const unsigned nsim = 50;
  Data data[nsim];
  std::future<int> futures[nsim];
  double results[nsim];
  unsigned nprocs = std::thread::hardware_concurrency();
  if (nprocs == 0)
    nprocs = 2;
  for (unsigned i=0; i<nsim; ++i)
  {
    if ( ((i+1) % nprocs) != 0 )
      futures[i] = std::async(boost::launch::async, &run_sim, &data[i]);
    else
      results[i] = run_sim(&data[i]);
  }
  for (unsigned i=0; i<nsim; ++i)
    if ( ((i+1) % nprocs) != 0 )
      results[i] = futures[i].get();
}
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