C++17 帶來了許多令人興奮的新特性，其中并行功能是一個(gè)重要的部分。并行功能可以幫助程序員更有效地利用多核處理器，從而提升程序的性能。本文將深入探討 C++17 中的并行功能，并通過代碼示例來解釋這些功能是如何工作的。

一、并行算法

C++17 擴(kuò)展了 STL（Standard Template Library，標(biāo)準(zhǔn)模板庫）以支持并行算法。這意味著許多常見的算法，如 std::sort、std::for_each、std::transform 等，現(xiàn)在都可以并行執(zhí)行。要使用并行算法，只需在調(diào)用算法時(shí)傳遞一個(gè)執(zhí)行策略作為第一個(gè)參數(shù)。C++17 定義了三種執(zhí)行策略：

• std::execution::seq：順序執(zhí)行，不使用并行化。
• std::execution::par：并行執(zhí)行，但不保證向量化。
• std::execution::par_unseq：并行執(zhí)行，且可能使用向量化。

下面是一個(gè)使用并行 std::sort 的例子：

#include <algorithm>  
#include <vector>  
#include <execution>  
  
int main() {  
    std::vector<int> data = {7, 2, 5, 3, 8, 1, 6, 4};  
  
    // 使用并行排序  
    std::sort(std::execution::par, data.begin(), data.end());  
  
    return 0;  
}

在這個(gè)例子中，std::sort 會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的可用處理器核心數(shù)自動(dòng)并行化排序操作。這可以顯著減少排序大型數(shù)據(jù)集所需的時(shí)間。

二、并行 STL 容器操作

除了算法之外，C++17 還為一些 STL 容器（如 std::vector 和 std::array）提供了并行的成員函數(shù)。這些函數(shù)包括 push_back、emplace_back 和 resize 等。當(dāng)這些函數(shù)被調(diào)用時(shí)，它們會(huì)自動(dòng)并行化元素的構(gòu)造和銷毀，從而提高性能。

以下是一個(gè)示例，展示了如何使用 std::vector 的并行 push_back 操作：

#include <vector>  
#include <iostream>  
#include <chrono>  
#include <thread>  
  
int main() {  
    std::vector<int> data;  
    const int num_elements = 1000000;  
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();  
  
    // 并行插入元素  
    for (int i = 0; i < num_elements; ++i) {  
        data.push_back(i); // 此操作會(huì)自動(dòng)并行化  
    }  
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();  
    std::cout << "Time taken: " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count() << " ms" << std::endl;  
    return 0;  
}

三、線程支持庫的改進(jìn)

C++17 還對(duì)線程支持庫（<thread>）進(jìn)行了增強(qiáng)，使得編寫多線程程序更加容易和安全。例如，C++17 引入了 std::jthread 類，它是 std::thread 的一個(gè)更加“joinable”的版本。當(dāng) std::jthread 對(duì)象被銷毀時(shí)，如果它仍然是一個(gè) joinable 線程，則會(huì)自動(dòng)調(diào)用 std::terminate()。這有助于避免程序中潛在的線程泄露和資源泄露問題。

四、總結(jié)與展望

C++17 的并行功能為開發(fā)者提供了一種簡(jiǎn)單而有效的方式來利用現(xiàn)代多核處理器的能力。通過使用并行算法和并行 STL 容器操作，開發(fā)者可以編寫出更高效、更可伸縮的程序。同時(shí)，線程支持庫的改進(jìn)也使得多線程編程更加安全和可靠。展望未來，隨著硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步和編程語言的不斷發(fā)展，我們期待看到更多強(qiáng)大的并行功能被引入到 C++ 中。