C++並發編程實戰 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Anthony Williams（威廉姆斯） 著，周全，梁娟娟，宋真真，許敏 譯

圖書標籤:

• C++
• 並發編程
• 多綫程
• 實戰
• 高性能
• 係統編程
• Linux
• Windows
• 設計模式
• 內存管理
• 現代C++

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115387325

版次：1

商品編碼：11691853

品牌：異步圖書

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-06-01

用紙：膠版紙

頁數：487

正文語種：中文

産品特色

內容簡介

　　《C++並發編程實戰》是一本基於C++11新標準的並發和多綫程編程深度指南。內容包括從std：：thread、std：：mutex、std：：future和std：：async等基礎類的使用，到內存模型和原子操作、基於鎖和鎖數據結構的構建，再擴展到並行算法、綫程管理，最後還介紹瞭多綫程代碼的測試工作。本書的附錄部分還對C++11新語言特性中與多綫程相關的項目進行瞭簡要的介紹，並提供瞭C++11綫程庫的完整參考。
　　《C++並發編程實戰》適閤於需要深入瞭解C++多綫程開發的讀者，以及使用C++進行各類軟件開發的開發人員、測試人員。對於使用第三方綫程庫的讀者，也可以從本書後麵的章節中瞭解到相關的指引和技巧。同時，本書還可以作為C++11綫程庫的參考工具書。

作者簡介

　　周全，軟件工程師，畢業於中國科學技術大學信息學院，現任職於中國人民銀行閤肥中心支行科技處。從事.NET開發多年，有較為豐富的係統集成和運維經驗，對虛擬化也有較深入的研究。可以通過email與他聯係。

　　宋真真，網絡工程師，2008年畢業於閤肥工業大學計算機與信息學院，現任職於中國人民銀行閤肥中心支行科技處，參與軟件開發、項目管理等工作，愛好數據庫、編程等研究。可以通過email與她聯係。

　　梁娟娟，2010年畢業於中國科學技術大學信息技術學院，現就職於中國人民銀行閤肥中心支行。

　　許敏，軟件工程師，2005年獲得軟件測試工程師證書。現任職於中國人民銀行閤肥中心支行科技處，負責項目管理工作。可以通過Email與她聯係。

內頁插圖

目錄

第1章 你好，C++並發世界 1
1．1 什麼是並發 2
1．1．1 計算機係統中的並發 2
1．1．2 並發的途徑 3
1．2 為什麼使用並發 5
1．2．1 為瞭劃分關注點而使用
並發 5
1．2．2 為瞭性能而使用並發 6
1．2．3 什麼時候不使用並發 7
1．3 在C++中使用並發和
多綫程 8
1．3．1 C++多綫程曆程 8
1．3．2 新標準中的並發支持 9
1．3．3 C++綫程庫的效率 9
1．3．4 平颱相關的工具 10
1．4 開始入門 11
1．5 小結 12
第2章 管理綫程 13
2．1 基本綫程管理 13
2．1．1 啓動綫程 14
2．1．2 等待綫程完成 16
2．1．3 在異常環境下的等待 17
2．1．4 在後颱運行綫程 19
2．2 傳遞參數給綫程函數 20
2．3 轉移綫程的所有權 23
2．4 在運行時選擇綫程
數量 26
2．5 標識綫程 28
2．6 小結 29
第3章 在綫程間共享數據 31
3．1 綫程之間共享數據的
問題 32
3．1．1 競爭條件 33
3．1．2 避免有問題的競爭
條件 34
3．2 用互斥元保護共享
數據 35
3．2．1 使用C++中的互斥元 35
3．2．2 為保護共享數據精心組織
代碼 36
3．2．3 發現接口中固有的競爭
條件 38
3．2．4 死鎖：問題和解決方案 44
3．2．5 避免死鎖的進一步
指南 46
3．2．6 用std：：unique_lock靈活
鎖定 51
3．2．7 在作用域之間轉移鎖的
所有權 52
3．2．8 鎖定在恰當的粒度 54
3．3 用於共享數據保護的替代工具 56
3．3．1 在初始化時保護共享
數據 56
3．3．2 保護很少更新的數據
結構 59
3．3．3 遞歸鎖 61
3．4 小結 62
第4章 同步並發操作 63
4．1 等待事件或其他條件 63
4．1．1 用條件變量等待條件 65
4．1．2 使用條件變量建立一個
綫程安全隊列 67
4．2 使用future等待一次性
事件 71
4．2．1 從後颱任務中返迴值 72
4．2．2 將任務與future相關聯 74
4．2．3 生成(std：：)promise 77
4．2．4 為future保存異常 79
4．2．5 等待自多個綫程 80
4．3 有時間限製的等待 82
4．3．1 時鍾 83
4．3．2 時間段 84
4．3．3 時間點 85
4．3．4 接受超時的函數 86
4．4 使用操作同步來簡化
代碼 88
4．4．1 帶有future的函數式
編程 88
4．4．2 具有消息傳遞的同步
操作 92
4．5 小結 96
第5章 C++內存模型和原子
類型上操作 97
5．1 內存模型基礎 98
5．1．1 對象和內存位置 98
5．1．2 對象、內存位置以及
並發 99
5．1．3 修改順序 100
5．2 C++中的原子操作及
類型 100
5．2．1 標準原子類型 101
5．2．2 std：：atomic_flag上的
操作 103
5．2．3 基於std：：atomic的
操作 105
5．2．4 std：：atomic上的操作：指針算術運算 107
5．2．5 標準原子整型的
操作 108
5．2．6 std：：atomic<>初級類
模闆 109
5．2．7 原子操作的自由函數 111
5．3 同步操作和強製
順序 112
5．3．1 synchronizes-with
關係 114
5．3．2 happens-before關係 114
5．3．3 原子操作的內存
順序 116
5．3．4 釋放序列和
synchronizes-with 133
5．3．5 屏障 135
5．3．6 用原子操作排序非原子
操作 137
5．4 小結 138
第6章 設計基於鎖的並發
數據結構 140
6．1 為並發設計的含義是
什麼 141
6．2 基於鎖的並發數據
結構 142
6．2．1 使用鎖的綫程
安全棧 142
6．2．2 使用鎖和條件變量的綫程
安全隊列 145
6．2．3 使用細粒度鎖和條件變量的綫程安全隊列 149
6．3 設計更復雜的基於鎖的
數據結構 160
6．3．1 編寫一個使用鎖的綫程
安全查找錶 160
6．3．2 編寫一個使用鎖的綫程
安全鏈錶 165
6．4 小結 169
第7章 設計鎖的並發數據
結構 170
7．1 定義和結果 171
7．1．1 非阻塞數據結構的
類型 171
7．1．2 鎖數據結構 172
7．1．3 等待的數據結構 172
7．1．4 鎖數據結構的優點與
缺點 172
7．2 鎖數據結構的
例子 173
7．2．1 編寫不用鎖的綫程
安全棧 174
7．2．2 停止惱人的泄漏：在鎖數據結構中管理內存 178
7．2．3 用風險指針檢測不能被
迴收的結點 182
7．2．4 使用引用計數檢測
結點 189
7．2．5 將內存模型應用至
鎖棧 194
7．2．6 編寫不用鎖的綫程安全
隊列 198
7．3 編寫鎖數據結構的
準則 209
7．3．1 準則：使用std：：memory_order_
seq_cst作為原型 210
7．3．2 準則：使用鎖內存迴收
模式 210
7．3．3 準則：當心ABA問題 210
7．3．4 準則：識彆忙於等待的循環以及輔助其他綫程 211
7．4 小結 211
第8章 設計並發代碼 213
8．1 在綫程間劃分工作的
技術 214
8．1．1 處理開始前在綫程間劃分
數據 214
8．1．2 遞歸地劃分數據 215
8．1．3 以任務類型劃分
工作 219
8．2 影響並發代碼性能的
因素 222
8．2．1 有多少個處理器 222
8．2．2 數據競爭和乒乓
緩存 223
8．2．3 假共享 225
8．2．4 數據應該多緊密 225
8．2．5 過度訂閱和過多的任務
切換 226
8．3 為多綫程性能設計數據
結構 226
8．3．1 為復雜操作劃分數組
元素 227
8．3．2 其他數據結構中的數據
訪問方式 228
8．4 為並發設計時的額外
考慮 230
8．4．1 並行算法中的異常
安全 230
8．4．2 可擴展性和阿姆達爾
定律 237
8．4．3 用多綫程隱藏延遲 238
8．4．4 用並發提高響應性 239
8．5 在實踐中設計並發
代碼 241
8．5．1 std：：for_each的並行
實現 241
8．5．2 std：：find的並行實現 243
8．5．3 std：：partial_sum的並行
實現 248
8．6 總結 256
第9章 高級綫程管理 258
9．1 綫程池 259
9．1．1 最簡單的綫程池 259
9．1．2 等待提交給綫程池的
任務 261
9．1．3 等待其他任務的
任務 265
9．1．4 避免工作隊列上的
競爭 267
9．1．5 工作竊取 269
9．2 中斷綫程 273
9．2．1 啓動和中斷另一個
綫程 274
9．2．2 檢測一個綫程是否被
中斷 275
9．2．3 中斷等待條件變量 276
9．2．4 中斷在std：：condition_variable_ any上的等待 279
9．2．5 中斷其他阻塞調用 281
9．2．6 處理中斷 281
9．2．7 在應用退齣時中斷後颱
任務 282
9．3 總結 284
第10章 多綫程應用的測試與
調試 285
10．1 並發相關錯誤的
類型 285
10．1．1 不必要的阻塞 286
10．1．2 競爭條件 286
10．2 定位並發相關的錯誤的
技巧 288
10．2．1 審閱代碼以定位潛在的
錯誤 288
10．2．2 通過測試定位並發相關的
錯誤 290
10．2．3 可測試性設計 291
10．2．4 多綫程測試技術 292
10．2．5 構建多綫程的測試
代碼 295
10．2．6 測試多綫程代碼的
性能 297
10．3 總結 298
附錄A 附錄A C++11部分
語言特性簡明
參考 299
附錄B 並發類庫

前言/序言

《C++並發編程實戰》 概述 在當今多核處理器日益普及的時代，編寫能夠充分利用硬件並行能力的程序，已成為軟件開發的一項核心挑戰。無論是提升應用程序的響應速度，還是處理海量數據，抑或是構建高吞吐量的服務，並發編程都扮演著至關重要的角色。本書將深入探討C++中實現並發和並行編程的各種技術、模式與最佳實踐，旨在幫助讀者構建健壯、高效且易於維護的並發係統。 本書並非對C++標準庫中已有的並發特性的簡單羅列，而是著眼於如何將這些工具融入實際的開發流程，解決真實世界中遇到的並發難題。我們將從並發的基本概念齣發，逐步深入到操作係統層麵的綫程管理，再到C++標準庫提供的各種抽象，最終觸及到更高級的並發設計模式和性能調優。 核心內容 第一部分：並發基礎與綫程模型 理解並發與並行： 區分概念上的並發（同時處理多個任務）與物理上的並行（在多個處理器上同時執行任務）。探討多核架構對軟件設計的影響，以及為何並發編程在現代計算中不可或缺。 操作係統綫程模型： 介紹用戶級綫程與內核級綫程的區彆，以及它們在Windows、Linux等主流操作係統中的實現方式。理解綫程的創建、銷毀、調度機製，以及綫程上下文切換的開銷。 C++標準綫程庫 (``)： 創建與管理綫程： 學習如何使用`std::thread`對象創建和啓動綫程。理解綫程的生命周期，包括joinable狀態、detach狀態以及如何正確地等待綫程結束（`join()`）或讓綫程獨立運行（`detach()`）。 綫程參數傳遞： 探討綫程函數參數的傳遞方式，包括值傳遞、引用傳遞以及如何避免數據競爭。 綫程同步原語： 介紹實現綫程間協作與互斥的關鍵工具，包括： 互斥量 (`std::mutex`)： 學習如何使用互斥量保護共享數據，防止多個綫程同時訪問導緻的狀態不一緻。理解RAII（資源獲取即初始化）原則在管理互斥鎖中的應用，如`std::lock_guard`和`std::unique_lock`。 條件變量 (`std::condition_variable`)： 掌握如何使用條件變量實現綫程間的等待與通知機製。在生産者-消費者模型等場景下，條件變量是必不可少的工具。 信號量 (`std::counting_semaphore` / `std::binary_semaphore`)： （C++20及以後）學習如何使用信號量來限製對資源的訪問數量，實現更精細的並發控製。 屏障 (`std::barrier`)： （C++20及以後）瞭解屏障如何讓一組綫程在達到某個同步點之前相互等待。 第二部分：共享數據與數據競爭 數據競爭的産生與危害： 深入分析數據競爭的根源——多個綫程訪問同一個內存位置，其中至少有一個是寫操作，且沒有同步機製。闡述數據競爭可能導緻的不可預測行為、程序崩潰以及難以調試的bug。 原子操作 (``)： 基本概念： 理解原子操作的定義——不可中斷的操作。介紹C++標準庫提供的原子類型，如`std::atomic`。 常用原子操作： 學習加載（load）、存儲（store）、交換（exchange）、比較並交換（compare-exchange）等基本原子操作。 內存序（Memory Order）： 這是一個至關重要的概念。深入講解不同內存序（`memory_order_relaxed`, `memory_order_consume`, `memory_order_acquire`, `memory_order_release`, `memory_order_acq_rel`, `memory_order_seq_cst`）的含義、作用以及它們如何影響並發程序的正確性和性能。通過具體示例說明，內存序的選擇直接關係到程序的可見性與一緻性。 避免數據競爭的策略： 無鎖數據結構： 探索設計和使用無鎖數據結構的可能性，它們通過原子操作和特定的算法避免對共享數據的顯式鎖定，從而提高性能並減少死鎖風險。 綫程局部存儲 (`thread_local`)： 學習如何使用`thread_local`關鍵字為每個綫程提供獨立的變量副本，避免共享和同步開銷。 第三部分：並發設計模式與高級主題 任務分解與並行算法： 並行STL算法： （C++17及以後）介紹`std::execution`命名空間下的並行執行策略，如何使用`std::par`、`std::seq`等策略來並行執行標準庫算法，如`std::for_each`, `std::transform`, `std::sort`等。 任務竊取（Task Stealing）： 探討任務竊取的工作原理，以及它在實現高效並行執行中的作用。 Futures與Promises (``)： 異步操作： 學習如何使用`std::async`來方便地啓動異步任務，並獲取其執行結果。 `std::future`和`std::promise`： 深入理解`std::future`作為異步操作結果的占位符，以及`std::promise`如何用於在一個綫程中設置結果，並在另一個綫程中檢索。 `std::packaged_task`： 瞭解`std::packaged_task`如何將可調用對象包裝起來，使其可以異步執行並返迴一個`std::future`。 並發容器： 綫程安全的容器： 介紹如`tbb::concurrent_hash_map`（Intel TBB庫）或Boost.Lockfree庫提供的綫程安全容器，它們在多綫程環境下提供高效且安全的訪問。 構建自定義並發容器： 學習如何基於基礎同步原語，設計和實現自己的綫程安全容器。 死鎖、活鎖與飢餓： 識彆與避免： 深入分析死鎖（多個綫程相互等待對方釋放資源）、活鎖（綫程不斷嘗試但無法取得進展）和飢餓（某個綫程長期無法獲得所需資源）的産生條件。 死鎖檢測與預防策略： 介紹各種預防死鎖的技術，如按序加鎖、超時機製、資源預分配等。 綫程池： 設計與實現： 探討綫程池的設計原則，如何有效地管理一組工作綫程，以重用綫程、減少創建和銷毀綫程的開銷，並提高吞吐量。 任務調度： 瞭解綫程池中的任務調度策略，如何將工作分配給空閑綫程。 並發調試與性能分析： 調試工具： 介紹常用的並發調試工具，如GDB、Valgrind（Helgrind, DRD）、ThreadSanitizer等，幫助定位數據競爭、死鎖等問題。 性能分析工具： 推薦使用perf、VTune等工具，分析綫程的CPU使用率、鎖的競爭情況、上下文切換次數，以找齣性能瓶頸。 性能調優技巧： 提供針對並發程序的性能優化建議，包括減少鎖粒度、使用更細粒度的同步機製、優化內存訪問模式、選擇閤適的並行算法等。 第四部分：實際應用與案例分析 多綫程Web服務器： 構建一個簡單的多綫程Web服務器，學習如何處理並發的網絡請求，每個請求分配一個綫程處理。 生産者-消費者模型： 實現經典的生産者-消費者場景，使用隊列和條件變量來管理數據的流動，展示並發協作的威力。 圖像處理並行化： 將圖像處理任務分解成多個小塊，使用多綫程並行處理，加速圖像的渲染或分析過程。 數據庫訪問並發控製： 探討在多綫程環境下安全地訪問數據庫的策略，如何避免並發寫入導緻的數據不一緻。 並行計算任務： 演示如何利用C++並發特性來加速科學計算、數據分析等CPU密集型任務。 本書特色 理論與實踐相結閤： 不僅講解抽象的概念，更通過大量的實際代碼示例，展示如何在C++中落地這些技術。 循序漸進的學習路徑： 從基礎的綫程模型到復雜的並發設計模式，內容組織清晰，適閤不同程度的讀者。 強調最佳實踐： 關注代碼的健壯性、可讀性和可維護性，提供實用的編碼建議。 涵蓋現代C++特性： 充分利用C++11、C++14、C++17、C++20等標準引入的並發相關特性。 麵嚮真實世界的問題： 聚焦於在實際項目中遇到的典型並發挑戰，並提供有效的解決方案。 適閤讀者 希望深入理解C++並發編程機製的初學者。 有一定C++基礎，希望提升程序性能和響應速度的開發者。 需要構建高吞吐量、高並發係統的軟件工程師。 對操作係統原理、多核計算感興趣的研究人員。 希望掌握現代C++並發編程技術的程序員。 通過閱讀本書，讀者將能夠構建齣更強大、更具響應能力、更能充分發揮硬件潛力的C++應用程序。您將掌握駕馭並發世界的強大工具，並能夠自信地解決現代軟件開發中最具挑戰性的問題之一。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和內容組織讓我印象深刻。序言部分就點明瞭C++並發編程的重要性以及學習的必要性，雖然我之前也接觸過一些相關知識，但讀完序言，更加堅定瞭要深入學習的決心。章節的劃分也十分閤理，循序漸進，從基礎概念講到高級技巧，邏輯清晰，層層遞進。每一個章節都配有大量的圖示和代碼示例，這對於理解抽象的概念非常有幫助。特彆是那些代碼片段，寫得非常精煉，能夠直觀地展示作者想要闡述的原理。我已經在周末花瞭不少時間來閱讀，發現作者的講解深入淺齣，即使是一些復雜的概念，也能通過生動的比喻和清晰的邏輯解釋得明明白白。而且，書中的排版也很舒服，字體大小適中，行距閤理，長時間閱讀也不會感到疲勞。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的過程，就像是與一位經驗豐富的導師在進行一對一的交流。作者的語言風格非常嚴謹，但又不會讓人覺得枯燥乏味。他善於引用實際的案例來解釋理論，讓那些抽象的概念變得生動形象。我尤其欣賞作者在講解過程中，不僅僅是給齣“是什麼”，更重要的是告訴我們“為什麼”以及“如何做”，並且會深入分析不同方案的優缺點，以及在什麼場景下應該選擇哪種方案。這種深度和廣度，是我在其他一些資料中很少見到的。書中的每一個細節都經過瞭仔細推敲，力求給讀者帶來最準確、最實用的信息。

評分☆☆☆☆☆

作為一個C++開發者，一直以來對並發編程的掌握都有些心虛，畢竟多綫程、鎖、原子操作這些概念，在實際項目中稍有不慎就會帶來難以調試的bug。最近終於下定決心，係統地學習一下這塊內容，在朋友的推薦下，我入手瞭這本《C++並發編程實戰》。這本書的封麵設計很簡潔大氣，黑白為主的色調，給人一種專業、嚴謹的感覺。書脊上的字體清晰，即使放在書架上也能一眼認齣。紙張的質感也很不錯，拿在手裏有分量，印刷清晰，墨色濃鬱，閱讀起來非常舒服，不會有廉價感。我特彆喜歡這種有厚度、有質感的書籍，感覺像是捧著一本真正有價值的知識寶藏。從拿到手的那一刻起，我就對它充滿瞭期待，希望它能帶領我深入理解C++並發編程的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計很具有現代感，封麵采用瞭深邃的藍色作為主色調，搭配簡潔的白色字體，有一種沉靜而充滿力量的感覺。封麵的圖案也很有深意，抽象的綫條交織在一起，似乎象徵著並發綫程之間的復雜關係。書的重量適中，拿在手裏感覺很紮實，不是那種輕飄飄的印刷品。翻開扉頁，紙張的觸感很細膩，印刷也非常清晰，沒有齣現任何模糊或重影的情況。我試著翻閱瞭幾頁，文字排版很舒適，字號也剛剛好，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。整體而言，從外觀到觸感，這本書都傳遞齣一種高品質的工藝感，讓人從拿到書的那一刻起，就對裏麵的內容充滿瞭好奇和期待。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的齣版方和編輯團隊也充滿瞭敬意。從前言到附錄，每一個字都透露齣嚴謹的態度和專業的精神。書中的插圖繪製得非常精美，綫條流暢，色彩搭配也很和諧，與文字內容相得益彰，能夠極大地提升閱讀的體驗和理解效率。我特彆注意到，書中引用瞭一些行業內的經典研究和論文，這錶明作者並非是憑空想象，而是建立在堅實的理論基礎之上。這種對細節的關注和對知識的尊重，讓這本書的價值倍增，也讓我更加放心地將其作為學習C++並發編程的首選教材。

評分☆☆☆☆☆

原來一直看電子書

評分☆☆☆☆☆

紙質書上翻譯語序非常混亂，遠不如gitbook的電子版的。

評分☆☆☆☆☆

還不錯。。。。。

評分☆☆☆☆☆

C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰C++並發編程實戰

評分☆☆☆☆☆

感覺還行，好好鑽研吧，書質量也還行

評分☆☆☆☆☆

第一次在京東買書，看到優惠就來買瞭，有點失望。直接就把書放在快遞盒子裏。有兩三本右上角有摺痕。關鍵是書不平的。雙十一滿200減100的書都是些沒人買的書，然後還沒有塑料包裝紙。

評分☆☆☆☆☆

感覺還不錯。。。

評分☆☆☆☆☆

手頭的工具書

評分☆☆☆☆☆

顯示11.1到的11.5號纔到，也沒塑料包裝，這些都不計較。可惡的是京東工作人員私自給我簽收，我去拿貨的時候他們告訴我重復發貨瞭，要拆開包裹驗貨，我讓他們拆瞭，然後沒錯，但是沒有發票。貨已經被他們簽收瞭，沒辦法，我隻能聯係京東客服，但是客服卻說開過發票瞭，真是無語，貨被京東工作人員簽收，也被他們以重復發貨為由拆開檢查瞭，根本沒有。我問客服怎麼辦，竟然說我的訂單是拆分發送的，沒辦法解決。訂單全是京東自營的書籍，你們拆分發送，齣瞭錯就讓客戶承擔責任？