Partage d'expérience en développement C++ : expérience pratique en programmation simultanée C++

Partage d'expérience en développement C++ : Expérience pratique en programmation simultanée C++

Introduction :
À l'ère actuelle de développement technologique rapide, les processeurs multicœurs sont devenus le courant dominant des systèmes informatiques. Par conséquent, la programmation simultanée est devenue l’une des compétences nécessaires aux développeurs. Dans le monde de la programmation simultanée, le C++ est largement utilisé pour sa puissante prise en charge multithread et ses performances efficaces. Cependant, la programmation simultanée n’est pas facile et nécessite que les développeurs maîtrisent une certaine expérience pratique. Cet article partagera une partie de mon expérience pratique en programmation simultanée dans le développement C++.

1. Choisissez la bonne bibliothèque de threads
C++ lui-même n'a pas de classe de thread intégrée, mais utilise des bibliothèques tierces pour la programmation des threads. Par conséquent, le choix correct de la bibliothèque de threads est la clé d’une programmation simultanée réussie. Les bibliothèques de threads C++ courantes incluent la bibliothèque de threads POSIX (pthread) et std::thread dans la bibliothèque standard C++11. La bibliothèque de threads POSIX est multiplateforme, mais elle est lourde à utiliser et nécessite une gestion manuelle de la création, de la destruction et de la synchronisation des threads. std::thread est une nouvelle fonctionnalité introduite dans C++11, qui est plus simple et plus facile à utiliser, et fournit des fonctions de thread plus riches. Par conséquent, je préfère utiliser std::thread pour la programmation simultanée.

2. Utilisez les verrous mutex de manière rationnelle
Dans les programmes multithread, l'accès et la modification des ressources partagées seront inévitablement impliqués. Afin de garantir la cohérence des ressources partagées, des verrous mutex doivent être utilisés pour la synchronisation. Cependant, une mauvaise utilisation des verrous mutex peut entraîner des blocages ou une dégradation des performances. Par conséquent, l'utilisation rationnelle des verrous mutex est un facteur important pour garantir l'exactitude et l'efficacité des programmes multithread.

Tout d’abord, n’abusez pas des verrous mutex, utilisez-les uniquement lorsque cela est nécessaire. Plus la granularité du verrou mutex est petite, plus la concurrence est élevée. Par exemple, au lieu d’utiliser un mutex global lorsque vous travaillez sur plusieurs données membres, utilisez un mutex à granularité fine pour améliorer la concurrence.

Deuxièmement, évitez les blocages entre plusieurs verrous. Le blocage fait référence à deux (ou plus) threads attendant le verrouillage de l'autre, ce qui est très courant dans le développement réel. Pour éviter les blocages, essayez de vous assurer que le thread n'acquiert qu'un seul verrou ou acquiert plusieurs verrous dans un ordre fixe.

Enfin, essayez d'utiliser la technologie RAII (Resource Acquisition Is Initialization) pour gérer les verrous mutex. La technologie RAII garantit que le verrou mutex est libéré à la fin de la portée, évitant ainsi le problème de l'oubli de déverrouiller le verrou.

3. Faites attention à l'utilisation des opérations atomiques
En plus des verrous mutex, les opérations atomiques sont également une méthode courante de programmation simultanée. Les opérations atomiques sont des opérations spéciales qui garantissent l'exactitude dans un environnement multithread. La bibliothèque standard C++11 fournit la classe de modèle std::atomic pour encapsuler les opérations atomiques.

Lorsque vous utilisez des opérations atomiques, vous devez suivre les principes suivants. Premièrement, effectuez uniquement des opérations atomiques sur des variables uniques, et non sur des structures de données complexes. Deuxièmement, les opérations atomiques elles-mêmes sont des opérations de bas niveau. Vous devez essayer d'éviter d'utiliser des opérations atomiques pour implémenter une logique de synchronisation complexe, mais utiliser des mécanismes de synchronisation de haut niveau tels que les verrous mutex. Enfin, lorsque vous utilisez des opérations atomiques, vous devez faire attention au champ d'application et réduire la fréquence d'utilisation des opérations atomiques pour améliorer l'efficacité.

4. Évitez les conditions de concurrence
Les conditions de concurrence sont un problème courant dans les programmes multithreads. Lorsque plusieurs threads fonctionnent sur la même ressource, l'exactitude du résultat dépend de l'ordre d'exécution des threads. Pour éviter les conditions de concurrence, vous pouvez utiliser plusieurs stratégies.

Tout d’abord, essayez d’éviter de partager des ressources. Les ressources partagées sont l'endroit le plus susceptible de provoquer des conditions de concurrence dans la programmation multithread. Par conséquent, essayez de privatiser les ressources et de réduire le partage. Deuxièmement, utilisez des variables de condition pour la synchronisation. Les variables de condition permettent aux threads de continuer à s'exécuter lorsqu'une certaine condition est remplie, évitant ainsi l'attente du thread. Enfin, utilisez un modèle de cohérence séquentielle. Le modèle de cohérence séquentielle peut garantir que les programmes multithreads sont exécutés de manière sérialisée, évitant ainsi les conditions de concurrence.

Conclusion : 
La programmation simultanée joue un rôle important dans le développement C++. Une utilisation correcte de la programmation simultanée peut tirer pleinement parti des performances des processeurs multicœurs. Cet article partage une expérience pratique de la programmation simultanée C++, notamment le choix de la bonne bibliothèque de threads, l'utilisation rationnelle des verrous mutex, l'attention portée à l'utilisation d'opérations atomiques et l'évitement des conditions de concurrence. J'espère que le partage de ces expériences pourra aider les lecteurs à mieux effectuer la programmation simultanée C++ et à améliorer les performances et l'exactitude du programme.

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