[心得] C++17 execution policy

[Caesar08 (Caesar)]

C++17對不少現有的function提供parallel版本，例如：
std::copy, std::find, std::sort, std::unique...
（但有些function沒有，例如：std::sort_heap, std::copy_backward...）

要怎麼使用這些parallel function，就得了解本文要介紹的execution policy



execution policy目前分成3種class，分別是
std::sequential_execution_policy,
std::parallel_execution_policy,
std::parallel_vector_execution_policy

而在namespace std裡，已經有這3個class的object，分別是
std::sequential, std::par, std::par_vec
（關係如同std::defer_lock_t與std::defer_lock）
因此使用上，直接使用這3個object就可以

接下來將介紹不用execution policy的for_each，以及使用execution policy的for_each
（底下的std::就不打了）



vector<int> vec{1,2};
const auto func{[](const auto val){
    cout<<val;
    cout<<val;
}};

不用execution policy：
for_each(cbegin(vec),cend(vec),func);

執行結果：
1122

用sequential_execution_policy：
for_each(sequential,cbegin(vec),cend(vec),func);

執行結果可能是：
1122
2211
用sequential_execution_policy，表示func不一定會按照順序執行
但同一時間，絕對不會有2個func被執行（所以不用避免data race）

用parallel_execution_policy：
for_each(par,cbegin(vec),cend(vec),func);

執行結果可能是：
1122（由1個或2個thread執行的結果）
1212（由2個thread執行的結果）
1221（由2個thread執行的結果）
2112（由2個thread執行的結果）
2121（由2個thread執行的結果）
2211（由1個或2個thread執行的結果）
用parallel_execution_policy時，要避免data race的問題



到這邊為止，以上兩個都很正常，然而parallel_vector_execution_policy就比較特別了

用parallel_vector_execution_policy：
for_each(par_vec,cbegin(vec),cend(vec),func);

執行結果跟parallel_execution_policy一樣，但是多增加4種可能的結果
對於1212, 1221, 2112, 2121，他們有可能是由1個thread執行的結果

也就是說，當這個thread執行完func的第一個cout<<val;時
他可能會跳去執行別的func的code（！？）

這邊就要說一下code執行的順序
一般來說，在同個thread底下，給予2個evaluation，A與B
要不就是A先執行，之後換B；不然就是B先執行，之後換A

然而，使用parallel_vector_execution_policy時，就會產生另一種情況
就是A先執行，然後A還沒執行完，就跳去執行B（這情況叫做unsequenced）

也就是說，1212的執行結果由來可能是
main thread（呼叫for_each的thread）執行第一個func
main thread執行cout<<val;
main thread跳到第二個func
main thread執行cout<<val;（第二個func的第一個cout<<val;）
main thread跳回第一個func
main thread執行cout<<val;（第一個func的第二個cout<<val;）
main thread跳到第二個func
main thread執行cout<<val;（第二個func的第二個cout<<val;）

因此在用parallel_vector_execution_policy時，要非常小心，舉例來說：
mutex mut;
for_each(par_vec,cbegin(vec),cend(vec),[&](const auto val){
    lock_guard<mutex> lock{mut};
    cout<<val;
});
當第一個func執行完lock_guard<mutex> lock{mut};後
他可能會跳到另一個func，然後又執行lock_guard<mutex> lock{mut};
此時就會發生undefined behavior



結語：
雖然以上講了那麼多，但是目前還沒有compiler支援execution policy
所以各位可能還要等一段時間，才能使用這些特性了

註：
有些補充擺到另一篇文章了（#1NEeDZ3X）

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推 descent: 感謝分享
推 IKAFIRE: par_vec的用途是什麼？
讓for_each知道你是用什麼execution policy
而par_vec其實就是parallel_vector_execution_policy這個class的instance

推 x000032001: func的宣告好酷喔 XD 可以問一下關鍵字嗎
這個嗎？
const auto func{[](const auto val){
    cout<<val;
    cout<<val;
}};
這是C++11的lambda加上C++14的generic lambda

推 loveflames: func是lambda啊
→ x000032001: 主要是那對 {} 的用法 搭上const auto 蠻有js的感覺
推 holydc: 看起來 sequential 就滿像 js interpreter 的 policy
推 IKAFIRE: 呃，我是問那個policy的用途是什麼，什麼情況下會用到呢
※ 編輯: Caesar08 (111.251.48.57), 05/17/2016 22:56:20