TBB的學習

 

 

1. TBB簡介

TBB ( Thread Building Blocks, 線程構建模塊) 是Intel公司開發的並行編程開發的工具。它支持Windows，OS X, Linux平臺，支持的編譯器有Visual C++ (version 8.0 or higher, on Windows only), Intel C++ Compiler (version 11.1 or higher) or the GNU Compiler Collection (gcc).

TBB is a collection of components for parallel programming:

• Basic algorithms: parallel_for, parallel_reduce, parallel_scan
• Advanced algorithms: parallel_while, parallel_do, parallel_pipeline, parallel_sort
• Containers: concurrent_queue, concurrent_priority_queue, concurrent_vector, concurrent_hash_map
• Scalable memory allocation: scalable_malloc, scalable_free, scalable_realloc, scalable_calloc, scalable_allocator, cache_aligned_allocator
• Mutual exclusion: mutex, spin_mutex, queuing_mutex, spin_rw_mutex, queuing_rw_mutex, recursive_mutex
• Atomic operations: fetch_and_add, fetch_and_increment, fetch_and_decrement, compare_and_swap, fetch_and_store
• Timing: portable fine grained global time stamp
• Task Scheduler: direct access to control the creation and activation of tasks

2. 應用場景

1. 數據包處理: 如 network router emulator
2. 圖像處理，和OPENCV，IPP一塊使用，如 IPP with TBB
3. 任何可並行的地方

3. 配置

1. 下載地址：https://www.threadingbuildingblocks.org/download

下載：windows release版tbb43_20150424oss_win.zip - 配置環境變量PATH，保證運行時找到dll - 在TBB應用工程中添加tbb包含目錄，即tbb相關頭文件 - 在TBB應用工程中添加tbb庫目錄，即tbb的lib文件，注意32位和64位有分別的目錄

4. 實例

問題：查找一個範圍內的全部素數，子問題是判斷一個數是否是素數，並且每一個數字的判斷互不影響，因此能夠用並行算法。

　　find_prime.cc

/*
    ** find_prime.cc
    ** g++ find_prime.cc -ltbb -lrt -o find_prime
    ** -ltbb for tbb library
    ** -lrt for tbb::tick_count::now() using clock_gettime()
    */
    #include<iostream>
    #include<tbb/tbb.h>
    using namespace std;
    using namespace tbb;
    int is_prime(int x)
    {
        int i;
        if (x <= 1) {       /*1不是質數，且不考慮負整數與0,故輸入x<=1時輸出為假 */
            return 0;
        }
        for (i = 2; i * i <= x; ++i) {
            if (x % i == 0) {   /*若整除時輸出為假，否則輸出為真 */
                return 0;
            }
        }
        return 1;
    }
    class FindPrime {
     public:
        void operator() (const blocked_range < size_t > &r)const {
            for (size_t i = r.begin(); i != r.end(); ++i) {
                if (is_prime(i)) {
                    cout << i << endl;
                }
            }
        }
    };
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        size_t end = 100;
        if (argc > 1 && atoi(argv[1]) > 0) {
            end = atoi(argv[1]);
        }
        parallel_for(blocked_range < size_t > (0, end), FindPrime());
        return 0;
    }

編譯

g++ find_prime.cc -ltbb -lrt -o find_prime 

5. C++相關特性

0. operator overloading

parallel_for第二參數是一個類A的實例對象，該類A要重載操做符 () .

對於

class Test{ public: void operator()(const int &i) const{ cout<<"operation with i" <<endl; } }; 第一個const保證i不被改變，第二個const保證調用對象不被改變。 使用方法 Test t; t(110); 

1. lambda表達式

匿名函數在C++11中引用，語法是

[capture子句](參數列表)mutable throw() -> int{函數體} 

最簡單的一個例子，沒有參數，沒有異常處理，沒有返回類型（自動推斷）

[]{cout<<"hello world from lambda!"<<endl;}(); 

最後的 () 是對匿名函數的調用，分開來看是這樣的，首先定義一個函數指針

typedef void (*func)(); func f = []{cout<<"hello world from lambda!"<<endl;}; f(); 

capture子句主要有兩個符號 = , & ， = 表示以傳值的方式傳遞參數, & 表示以引用的方式(傳地址)傳遞參數，這兩個符號能夠單獨使用，也能夠組合使用， & 後面還能夠跟一個變量，只修飾它。

[] // 沒有定義任何變數。使用未定義變數會致使錯誤。 [x, &y] // x以傳值方式傳入（預設），y以傳地址方式傳入。 [&] // 任何被使用到的外部變數皆隱式地以地址方式加以引用。 [=] // 任何被使用到的外部變數皆隱式地以傳值方式加以引用。 [&, x] // x顯示地以傳值方式加以引用。其餘變數以地址方式加以引用。 [=, &z] // z顯示地以地址方式加以引用。其餘變數以傳值方式加以引用。 

2. placement new

所謂placement new就是在用戶指定的內存位置上構建新的對象，這個構建過程不須要額外分配內存，只須要調用對象的構造函數便可。

Task Scheduler 庫會用到這一特性

#include <iostream> #include "tbb/tbb.h" using namespace tbb; using namespace std; class first_task:public task { public: task * execute() { cout << "Hello World!\n"; return NULL; } }; int main() { task_scheduler_init init(task_scheduler_init::automatic); first_task & f1 = *new(tbb::task::allocate_root())first_task(); tbb::task::spawn_root_and_wait(f1); return 0; } 

endl;

參考博客：http://www.tuicool.com/articles/R3uu22