Параллельное программирование на С++ в действии

Класс / пространство имен	Функции	Возвращаемые значения
std::this_thread пространство имен	sleep_for(duration) sleep_until(time_point)	Неприменимо
std::condition_variable или std::condition_variable_any	wait_for(lock, duration) wait_until(lock, time_point)	std::cv_status::timeout или std::cv_status::no_timeout
	wait_for(lock, duration, predicate) wait_until(lock, time_point, predicate)	bool — значение, возвращенное предикатом predicate при пробуждении
std::timed_mutex или std::recursive_timed_mutex	try_lock_for(duration) try_lock_until(time_point)	bool — true, если мьютекс захвачен, иначе false
std::unique_lock<TimedLockable>	unique_lock(lockable, duration) unique_lock(lockable, time_point)	Неприменимо — функция owns_lock() для вновь сконструированного объекта возвращает true, если мьютекс захвачен, иначе false
	try_lock_for(duration) try_lock_until(time_point)	bool — true, если мьютекс захвачен, иначе false
std::future или std::shared_future	wait_for(duration) wait_until(time_point)	std::future_status::timeout, если истек таймаут, std::future_status::ready, если будущий результат готов, std::future_status::deferred, если в будущем результате хранится отложенная функция, которая еще не начала исполняться

Теперь, когда мы рассмотрели условные переменные, будущие результаты, обещания и упакованные задачи, настало время представить более широкую картину их применения для синхронизации операций, выполняемых в разных потоках.

4.4. Применение синхронизации операций для упрощения кода

Использование описанных выше средств синхронизации в качестве строительных блоков позволяет сосредоточиться на самих нуждающихся в синхронизации операциях, а не на механизмах реализации. В частности, код можно упростить, применяя более функциональный (в смысле функционального программирования) подход к программированию параллелизма. Вместо того чтобы напрямую разделять данные между потоками, мы можем снабдить каждый поток необходимыми ему данными, а результаты вычисления предоставить другим потокам, которые в них заинтересованы, с помощью будущих результатов.

4.4.1. Функциональное программирование с применением будущих результатов

Термином функциональное программирование (ФП) называют такой стиль программирования, при котором результат функции зависит только от ее параметров, но не от внешнего состояния. Это напрямую соотносится с понятием функции в математике и означает, что если два раза вызвать функцию с одними и теми же параметрами, то получатся одинаковые результаты. Таким свойством обладают многие математические функции в стандартной библиотеке С++, например sin, cos и sqrt, а также простые операции над примитивными типами, например 3+3, 6*9 или 1.3/4.7. Чистая функция не модифицирует никакое внешнее состояние, она воздействует только на возвращаемое значение.

При таком подходе становится проще рассуждать о функциях, особенно в присутствии параллелизма, поскольку многие связанные с разделяемой памятью проблемы, обсуждавшиеся в главе 3, просто не возникают. Если разделяемые данные не модифицируются, то не может быть никакой гонки и, стало быть, не нужно защищать данные с помощью мьютексов. Это упрощение настолько существенно, что в программировании параллельных систем все более популярны становятся такие языки, как Haskell[9], где все функции чистые по умолчанию. В таком окружении нечистые функции, которые все же модифицируют разделяемые данные, отчетливо выделяются, поэтому становится проще рассуждать о том, как они укладываются в общую структуру приложения.