c++ barrier 使用详解

std::barrier c++20

• 头文件 #include <barrier>。
• 作用：一般被用来协调多个线程，在所有线程都到达屏障点之后，才允许它们继续执行，对于需要线程间同步的并行算法和任务来说非常有用。
• 使用步骤：
  • 创建 barrier 对象，并指定期待计数；
  • 在线程中调用 arrive 或者 arrive_and_wait 方法，使期待计数减一；
  • 当期待计数减为 0 后，即代表所有线程都已到达屏障点，barrier 会解除所有阻塞在屏障点上的线程并重置期待计数。
• 注意事项：
  • 不同于 latch ，barrier 可重用；
  • 同时调用 barrier 的成员函数，除了析构函数，不引入数据竞争；
  • 在同一个线程中，可以多次减少期待计数；

std::barrier 成员函数

• arrive：到达屏障并减少期待计数。
• wait：阻塞当前线程，直至期待计数减为 0。
• arrive_and_wait：到达屏障并把期待计数减少一，然后阻塞直至期待计数减为 0。
• arrive_and_drop：到达屏障并把期待计数减少一并使后续阶段的初始期待计数减一。

使用示例

• 线程 1 和 线程 2 先各自执行一些任务，然后在屏障点上等待直到所有线程抵达后再继续执行后续代码：

  #include <cstdio>
  #include <thread>
  #include <vector>
  #include <barrier>
  
  using namespace std::literals;
  
  constexpr int num_threads = 2;
  std::barrier barrier(num_threads);
  std::vector<int> v1;
  std::vector<int> v2;
  
  void f1()
  {
      for (int i = 0; i < 2; i++) {
          v1.push_back(i);
          // 到达屏障点并阻塞
          barrier.arrive_and_wait();
          // 所有线程都到达屏障点后，继续执行
          printf("v2[%d] = %d\n", i, v2[i]);
      }
  }
  
  void f2()
  {
      for (int i = 0; i < 2; i++) {
          v2.push_back(i);
          // 到达屏障点并阻塞
          barrier.arrive_and_wait();
          // 所有线程都到达屏障点后，继续执行
          printf("v1[%d] = %d\n", i, v1[i]);
      }
  }
  
  
  int main()
  {
      std::jthread t1(f1);
      std::jthread t2(f2);
      return 0;
  }