TBB 入门
- 简介
- 应用场景
- 配置
- 实例
- C++相关特性
- 相关资料
##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).
它提供的库包括
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
- 数据包处理: 如network router emulator
- 图像处理，和OPENCV，IPP一块使用，如IPP with TBB
- 任何可并行的地方
##3. 配置
TBB当前最新版本是4.3，download
1. Linux平台
- 下载：源码：tbb43_20150424oss_src.tgz
- 解压：tar -xzvf tbb43_20150424oss_src.tgz
- 编译：cd tbb43_20150424oss && make
- 安装：cd build/linux_ia32_gcc_cc4.6_libc2.15_kernel3.13.0_release && echo " . `pwd`/tbbvars.sh" >> ~/.bashrc
安装过程中用到了.bashrc文件和source命令
.bashrc
The individual per-interactive-shell startup file. 这个文件主要保存个人的一些个性化设置，如命令别名、路径等，在启动bash时会加载执行这个文件
source命令
也称为“点命令”，也就是一个点符号（.）。source命令通常用于重新执行刚修改的初始化文件，使之立即生效，而不必注销并重新登录。
用法：
source filename 或 . filename
2. Windows平台
- 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;
}
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