Параллельное программирование на С++ в действии

Рисунок на обложке книги «Параллельное программирование на С++ в действии» называется «Традиционный костюм японской девушки». Репродукция взята из четырехтомного «Собрания костюмов разных пародов», напечатанного в Лондоне между 1757 и 1772 годом. Это издание, включающее изумительные раскрашенные вручную гравюры на меди с изображениями одежды пародов мира, оказало большое влияние на дизайн театральных костюмов. Разнообразие рисунков позволяет составить наглядное представление о великолепии костюма на Лондонской сцене свыше 200 лет назад. Костюмы, исторические и того времени, позволяли познакомиться с традиционной одеждой людей, живших в разное время в разных странах, и тем самым сделать их ближе и понятнее лондонской театральной публике.

Манера одеваться за последние 100 лет сильно изменилась, и различия между областями, когда-то столь разительные, сгладились. Теперь трудно отличить друг от друга даже выходцев с разных континентов. Но можно взглянуть на это и с оптимизмом — мы обменяли культурное и визуальное разнообразие на иное устройство личной жизни — основанное на многостороннем и стремительном технологическом и интеллектуальном развитии.

Издательство Manning откликается на новации, инициативы и курьезы в компьютерной отрасли обложками своих книг, на которых представлено широкое разнообразие местных укладов и театральной жизни в позапрошлом веке. Мы возвращаем его в виде иллюстраций из этой коллекции.

Глава 1. Здравствуй, параллельный мир!

В этой главе:

■ Что понимается под параллелизмом и многопоточностью.

■ Зачем использовать параллелизм и многопоточность в своих приложениях.

■ Замечания об истории поддержки параллелизма в С++.

■ Структура простой многопоточной программы на С++.

Для программистов на языке С++ настали радостные дни. Спустя тринадцать лет после публикации первой версии стандарта С++ в 1998 году комитет по стандартизации С++ решил основательно пересмотреть как сам язык, так и поставляемую вместе с ним библиотеку. Новый стандарт С++ (обозначаемый С++11 или С++0х), опубликованный в 2010 году, несёт многочисленные изменения, призванные упростить программирование на С++ и сделать его более продуктивным.

К числу наиболее существенных новшеств в стандарте С++11 следует отнести поддержку многопоточных программ. Впервые комитет официально признал существование многопоточных приложений, написанных на С++, и включил в библиотеку компоненты для их разработки. Это позволит писать на С++ многопоточные программы с гарантированным поведением, не полагаясь на зависящие от платформы расширения. И как раз вовремя, потому что разработчики, стремясь повысить производительность приложений, все чаще посматривают в сторону параллелизма вообще и многопоточного программирования в особенности.

Эта книга о том, как писать на С++ параллельные программы с несколькими потоками и о тех средствах самого языка и библиотеки времени выполнения, благодаря которым это стало возможно. Я начну с объяснения того, что понимаю под параллелизмом и многопоточностью и для чего это может пригодиться в приложениях. После краткого отвлечения на тему о том, когда программу не следует делать многопоточной, я в общих чертах расскажу о поддержке параллелизма в С++ и закончу главу примером простой параллельной программы. Читатели, имеющие опыт разработки многопоточных приложений, могут пропустить начальные разделы. В последующих главах мы рассмотрим более сложные примеры и детально изучим библиотечные средства. В конце книги приведено подробное справочное руководство по всем включенным в стандартную библиотеку С++ средствам поддержки многопоточности и параллелизма.

Итак, что же я понимаю под параллелизмом и многопоточностью?

1.1. Что такое параллелизм?

Если упростить до предела, то параллелизм — это одновременное выполнение двух или более операций. В жизни он встречается на каждом шагу: мы можем одновременно идти и разговаривать или одной рукой делать одно, а второй — другое. Ну и, разумеется, каждый из нас живет своей жизнью независимо от других — вы смотрите футбол, я в это время плаваю и т.д.

1.1.1. Параллелизм в вычислительных системах