TBB的学习

Posted 2020-09-26 夏天/isummer

 

 

1. TBB简介

TBB ( Thread Building Blocks, 线程构建模块) 是Intel公司开发的并行编程开发的工具。它支持Windows，OS X, Linux平台，支持的编译器有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. 应用场景

1. 数据包处理: 如 network router emulator
2. 图像处理，和OPENCV，IPP一块使用，如 IPP with TBB
3. 任何可并行的地方

3. 配置

1. 下载地址：https://www.threadingbuildingblocks.org/download

下载：windows release版tbb43_20150424oss_win.zip
- 配置环境变量PATH，保证运行时找到dll
- 在TBB应用工程中添加tbb包含目录，即tbb相关头文件
- 在TBB应用工程中添加tbb库目录，即tbb的lib文件，注意32位和64位有分别的目录

4. 实例

问题：查找一个范围内的所有素数，子问题是判断一个数是不是素数，而且每个数字的判断互不影响，所以可以用并行算法。

　　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;
    }

编译

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

5. C++相关特性

0. operator overloading

parallel_for第二参数是一个类A的实例对象，该类A要重载操作符 () .

对于

	class Test{
	public:
		void operator()(const int &i) const{
			cout<<"operation with i" <<endl;
		}
	};
第一个const保证i不被改变，第二个const保证调用对象不被改变。  
使用方法
	Test t;
	t(110);

1. lambda表达式

匿名函数在C++11中引用，语法是

    [capture子句](参数列表)mutable throw() -> int{函数体}

最简单的一个例子，没有参数，没有异常处理，没有返回类型（自动推断）

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

最后的 () 是对匿名函数的调用，分开来看是这样的，首先定义一个函数指针

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

capture子句主要有两个符号 = , & ， = 表示以传值的方式传递参数, & 表示以引用的方式(传地址)传递参数，这两个符号可以单独使用，也可以组合使用， & 后面还可以跟一个变量，只修饰它。

	[]  // 没有定义任何变数。使用未定义变数会导致错误。
	[x, &y] // x以传值方式传入（预设），y以传地址方式传入。
	[&]   // 任何被使用到的外部变数皆隐式地以地址方式加以引用。
	[=]   // 任何被使用到的外部变数皆隐式地以传值方式加以引用。
	[&, x]   // x显示地以传值方式加以引用。其馀变数以地址方式加以引用。
	[=, &z]   // z显示地以地址方式加以引用。其馀变数以传值方式加以引用。

2. placement new

所谓placement new就是在用户指定的内存位置上构建新的对象，这个构建过程不需要额外分配内存，只需要调用对象的构造函数即可。

Task Scheduler 库会用到这一特性

  #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;

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