tbb简介与使用

Posted 2021-01-11 baibingqianlan

1.tbb用来做什么

TBB(Thread Building Blocks)，获得过 17 届 Jolt Productivity Awards，是一套 C++ 模板库，和直接利用 OS API 写程序的 raw thread 比，在并行编程方面提供了适当的抽象，当然还包括更多其他内容，比如 task 概念，常用算法的成熟实现，自动负载均衡特性还有不绑定 CPU 数量的灵活的可扩展性等。

TBB中提供了 parallel_for、parallel_while、 parallel_reduce等；（这些是TBB给C++程序员的比较高层的接口）并行肯定是多线程，这样的话数据竞争问题就比较棘手，所以TBB提供并发容器；如果觉得
TBB提供的这些接口还没有办法解决性能问题，那就可以更深入的研究使用mutex、atomic、task等。

由底层到高层，task_scheduler--------concurrent_container--------parallel_for---pipeline
简单说，TBB帮我们调度一个个task（比OS的调度要高效），实现高效的并行算法。

2.下载安装

下载地址：

• 官网
  
• github地址

安装：
官网上有一个TBB的插件，有VS版本的，可以下载下来，按说明装一下。

VS的工具－>选项->环境->外接程序/宏的安全性，将你对应VS版本的目录添加上去。

在VS中右键项目，选择tbb->TBB版本，工具可以实现自动将TBB包含目录与库目录，加到项目上。

3.使用

1）、parallel_for 适用场合：多个数据或请求彼此没有依赖关系，所要进行的操作是一样的（典型SPMD）

template<typename Range , typename Body >
void    parallel_for (const Range &range, const Body &body)

range,用来定义系列，下面是模板，可以用STL容器

R::R( const R& ); 
R::~R(); 

bool R::is_divisible() const; //True if range can be partitioned into two subranges
bool R::empty() const;// True if range is empty
R::R( R& r, split ); //Split range r into two subranges.

body,用来执行操作的定义类，用户定义，下面是模板

Body::Body( const Body& );// Copy constructor
Body::~Body(); 

//Function call operator applying the body to range r.
void Body::operator()( Range& r ) const; 

例子：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <tbb/tbb.h>
#include <tbb/blocked_range.h>
#include <tbb/parallel_for.h>

using namespace std;
using namespace tbb;

typedef vector<int>::iterator IntVecIt;

//定义操作
struct body
{
    void operator()(const blocked_range<IntVecIt>&r)const
    {
        for(auto i = r.begin(); i!=r.end(); i++)
        {
            cout<<*i<<‘ ‘;
        }
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    vector<int> vec;
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
        vec.push_back(i);
    }
    //执行操作
    while (1)
    {
        parallel_for(blocked_range< IntVecIt>(vec.begin(), vec.end()), body());
        cout<<"sleep...
";
        Sleep(100);
    }

    return 0;
}

2）、parallel_reduce 适合于需要汇总的情况，即各个数据的结果需要汇总回来

有两种形式：
一种是lamda形式，一种是Body形式

Body定义

Body::Body( Body&, split ); //Splitting constructor.
//Must be able to run concurrently with operator() and method join
Body::~Body(); 

void Body::operator()( Range& r ); 

void Body::join( Body& b ); //Join results.

其中一种lambda的：

template<typename Range , typename Value , typename RealBody , typename Reduction >
Value tbb::parallel_reduce  (
    const Range &   range,
    const Value &   identity,
    const RealBody &    real_body,
    const Reduction &   reduction 
)   

lambda的实例：

int result = parallel_reduce(
    blocked_range<vector<int>::iterator>(vec.begin(), vec.end()),
    0,
    [](const blocked_range<vector<int>::iterator>& r, int init)->int{
        for(auto a = r.begin(); a!=r.end(); a++)
            init+=*a;
        return init;
    },
    [](int x, int y)->int{
        return x+y;
    }
);
cout<<"result:"<<result<<endl;

3）、parallel_while 有时不知道循环何时结束，即使用for的end未知，在这种情况下可以使用parallel_while

4)、并发容器:concurrent_hash_mapconcurrent_vectorconcurrent_queue

参考：

1. my coding.net
2. Intel Thread Building Blocks (TBB) 入门篇
3. TBB（Intel Threading Building Blocks）学习笔记
4. C++中的Lambda表达式详解