TBB 入门

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  1. 简介
  2. 应用场景
  3. 配置
  4. 实例
  5. C++相关特性
  6. 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

——wikipedia

##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

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;
  }

##6. 相关资料

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