0

0

STL算法如何实现并行计算 C++17并行执行策略使用详解

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2025-07-08 08:44:02

|

993人浏览过

|

来源于php中文网

原创

要启用并行执行策略,需在调用支持的 stl 算法时传入执行策略参数。1. 包含 头文件;2. 使用 std::execution::par 或 std::execution::par_unseq 作为算法的第一个参数。适合使用并行策略的情况包括:数据量大、操作独立性强、计算密集型任务。使用时需注意线程安全、异常处理、性能未必提升及平台支持情况。常见支持并行的算法有 for_each、transform、reduce、sort 等,但实际效果需通过性能测试验证。

STL算法如何实现并行计算 C++17并行执行策略使用详解

STL 算法从 C++17 开始支持并行执行策略,这为利用多核 CPU 提升程序性能提供了更直接的方式。虽然 STL 本身并没有强制实现并行化,但标准允许你在调用某些算法时传入执行策略(execution policy),从而建议编译器使用并行方式运行。

STL算法如何实现并行计算 C++17并行执行策略使用详解

如何启用并行执行策略?

C++17 引入了三种执行策略,定义在 <execution></execution> 头文件中:

STL算法如何实现并行计算 C++17并行执行策略使用详解
  • std::execution::seq:顺序执行,不并行。
  • std::execution::par:并行执行,允许算法内部使用多个线程。
  • std::execution::par_unseq:并行且向量化执行,适用于 SIMD 指令优化(如果硬件支持)。

要使用这些策略,只需将它们作为第一个参数传递给支持的 STL 算法即可。例如:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <execution>

std::vector<int> v = /* ... */;

std::for_each(std::execution::par, v.begin(), v.end(), [](int& x) {
    x *= 2;
});

需要注意的是,并不是所有 STL 算法都支持并行策略,具体要看编译器和库的实现是否支持。常用的如 for_each, transform, reduce, sort 等一般都有支持。

STL算法如何实现并行计算 C++17并行执行策略使用详解

哪些情况适合使用并行策略?

并行策略并不是万能的,也不是用了就一定快。它更适合以下几种情况:

  • 数据量大:比如处理上万个元素,这时候线程调度的开销可以被摊薄。
  • 操作独立性强:每个元素的处理互不影响,没有共享状态或同步需求。
  • 计算密集型任务:比如对每个元素做复杂数学运算、图像像素处理等。

如果你只是遍历一个几千个元素的容器,而且每个操作都很轻量,那么并行反而可能变慢。

举个例子:

Fish Audio
Fish Audio

为所有人准备的音频 AI

下载
std::vector<double> data(1'000'000);
std::fill(std::execution::par, data.begin(), data.end(), compute_value());

这里填充的数据需要调用一个耗时函数 compute_value(),并行版本就比串行快很多。


使用并行策略需要注意什么?

虽然写起来很简单,但并行执行也带来了一些潜在问题,需要注意:

  • 线程安全:如果你在算法中访问共享资源(比如全局变量、静态变量),必须自己保证线程安全。
  • 异常处理:并行执行中抛出异常可能会导致未定义行为,不同实现处理方式不同。
  • 性能未必提升:有时候并行带来的线程创建、同步开销会抵消收益。
  • 并非所有平台都支持:比如某些老版本的 GCC 或 MSVC 实现可能没有完整支持。

此外,有些算法即使支持并行策略,也可能因为底层实现原因而并未真正并行执行。因此,在实际项目中建议进行性能测试。


并行排序和归约的实用示例

并行排序(parallel sort

C++17 的 std::sort 可以配合并行策略使用:

std::vector<int> vec = get_big_data();
std::sort(std::execution::par, vec.begin(), vec.end());

这对大规模无序数据非常有用,尤其是当比较操作较重时。

并行归约(parallel reduce

std::reduce 是一个并行友好的替代 std::accumulate 的函数:

int sum = std::reduce(std::execution::par, vec.begin(), vec.end());

不过要注意,reduce 要求操作满足结合律和交换律(比如加法、乘法),否则结果可能不确定。


基本上就这些。并行执行策略是 C++17 给我们的一把“好使的刀”,但它不会自动帮你解决并发问题。关键还是理解你的任务是否适合并行、是否有副作用、以及如何衡量性能。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
sort排序函数用法
sort排序函数用法

sort排序函数的用法:1、对列表进行排序,默认情况下,sort函数按升序排序,因此最终输出的结果是按从小到大的顺序排列的;2、对元组进行排序,默认情况下,sort函数按元素的大小进行排序,因此最终输出的结果是按从小到大的顺序排列的;3、对字典进行排序,由于字典是无序的,因此排序后的结果仍然是原来的字典,使用一个lambda表达式作为key参数的值,用于指定排序的依据。

408

2023.09.04

全局变量怎么定义
全局变量怎么定义

本专题整合了全局变量相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

87

2025.09.18

python 全局变量
python 全局变量

本专题整合了python中全局变量定义相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

104

2025.09.18

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

723

2023.08.10

页面置换算法
页面置换算法

页面置换算法是操作系统中用来决定在内存中哪些页面应该被换出以便为新的页面提供空间的算法。本专题为大家提供页面置换算法的相关文章,大家可以免费体验。

486

2023.08.14

PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践
PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践

本专题围绕 PHP 在现代 Web 后端开发中的高性能实践展开,重点讲解基于 Laravel 框架构建可扩展 API 服务的核心方法。内容涵盖路由与中间件机制、服务容器与依赖注入、接口版本管理、缓存策略设计以及队列异步处理方案。同时结合高并发场景,深入分析性能瓶颈定位与优化思路,帮助开发者构建稳定、高效、易维护的 PHP 后端服务体系。

5

2026.03.04

AI安装教程大全
AI安装教程大全

2026最全AI工具安装教程专题:包含各版本AI绘图、AI视频、智能办公软件的本地化部署手册。全篇零基础友好,附带最新模型下载地址、一键安装脚本及常见报错修复方案。每日更新,收藏这一篇就够了,让AI安装不再报错!

11

2026.03.04

Swift iOS架构设计与MVVM模式实战
Swift iOS架构设计与MVVM模式实战

本专题聚焦 Swift 在 iOS 应用架构设计中的实践,系统讲解 MVVM 模式的核心思想、数据绑定机制、模块拆分策略以及组件化开发方法。内容涵盖网络层封装、状态管理、依赖注入与性能优化技巧。通过完整项目案例,帮助开发者构建结构清晰、可维护性强的 iOS 应用架构体系。

33

2026.03.03

C++高性能网络编程与Reactor模型实践
C++高性能网络编程与Reactor模型实践

本专题围绕 C++ 在高性能网络服务开发中的应用展开,深入讲解 Socket 编程、多路复用机制、Reactor 模型设计原理以及线程池协作策略。内容涵盖 epoll 实现机制、内存管理优化、连接管理策略与高并发场景下的性能调优方法。通过构建高并发网络服务器实战案例,帮助开发者掌握 C++ 在底层系统与网络通信领域的核心技术。

25

2026.03.03

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
CSS3 教程
CSS3 教程

共18课时 | 6.5万人学习

Excel 教程
Excel 教程

共162课时 | 19.9万人学习

SciPy 教程
SciPy 教程

共10课时 | 1.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号