C++11 Sincronizacion de Hilos

El primer ejemplo muestra posibles errores que resultan cuando se modifica una variable compartida desde diferentes hilos sin ninguna protección. El programa laza dos hilos, los cuales ejecutan la misma función, la cual realiza 1000 incrementos unitarios a la variable compartida; idealmente el resultado debe ser 2,000.

Una posible salida de este programa es:

$ ./thread_race
305: 1375
417: 1937
419: 1208
534: 1393
619: 1037
655: 1934
688: 1805
699: 1457

Una forma de arreglar este programa es usar un mutex para proteger el acceso a esta variable. Además estamos midiendo el tiempo de ejecución.

Esta es una posible ejecución:

$ ./thread_mutex
tiempo= 1499 ms

Usar un mutex es la forma más directa de resolver este problema; sin embargo, en este caso, dado que sólo estamos compartiendo una variable entera, es posible usar una variable atómica, lo cual permite una ejecución correcta y más eficiente que usando un mutex.

Este es un ejemplo de ejecutar este código:

$ ./thread_atomic
tiempo= 560 ms

Saludos!

C++ accumulate

Este es un pequeño tip que se me hizo interesante. Veamos el siguiente codigo:

Imprime lo siguiente:

resultado= 987459712
resultado= 5000000050000000

El segundo resultado es el correcto.

Cuando usamos, por ejemplo, contenedores de la STL, tenemos que especificar el tipo del elemento que queremos, por ejemplo: vector<double>. Pero en el caso de los algoritmos de la STL, por default se basan en los argumentos. En el caso anterior, el compilador deduce para el primer accumulate que queremos un tipo entero para guardar el resultado final, lo cual causa un overflow cuando se suman todos los elementos.

Para el segundo accumulate, gracias a que usamos 0L, el compilador deduce correctamente que queremos usar un long para guardar el resultado de la suma.

Esto es mas aparente cuando vemos en la referencia que esta función usa el tercer parámetro para deducir que tipo usar para acumular el resultado final.

Saludos.

C++11 Futures

Este programa es una variación del programa anterior. En el programa anterior usamos variables por referencia para obtener los resultados parciales de las sumas. En este ejemplo usamos futures, los cuales nos permiten especificar una tarea que se puede realizar de forma asíncrona, y podemos recuperar el resultado invocando el método get del future.

result= 5000000050000000
duration= 123 ms

Saludos!

C++11 Hilos

Basados en el ejemplo anterior, ahora sumaremos los elementos usando varios hilos; veamos si eso ayuda en el tiempo de ejecución.

Este es el resultado en mi computadora que tiene 2 procesadores dual-core:

resultado= 5000000050000000
hilos=4
tiempo= 137 ms

Como podemos ver, el tiempo de ejecución no necesariamente es una cuarta parte del tiempo obtenido en la publicación anterior; esto nos permite observar que existe un costo por crear hilos, por lo cual debemos tener cuidado en balancear el número de hilos creados contra la cantidad de trabajo realizada por cada hilo.

De hecho, experimentado con el código, forcé el programa a usar sólo 2 o 3 hilos (línea 13), con 2 hilos el tiempo de ejecución fue alrededor de 150ms y con 3 hilos alrededor de 175ms, interesante!

Compilé este programa con:

g++ -std=c++11 sum_thread.cc -o sum_thread -pthread

Para poder obtener el resultado obtenido por cada hilo, pasamos una variable por referencia (línea 24), en la siguiente entrada veremos como podemos hacer esto más sencillo.
Saludos!

C++11 Medir tiempo de ejecucion

El siguiente ejemplo mide el tiempo en milisegundos que la función accumulate toma en sumar un arreglo.

Esta es la salida del programa en mi computadora:

result= 5000000050000000
duration= 297 ms

Saludos!

Multiples ventanas con ncurses

Ncurses permite crear simples interfaces en una terminal de comandos. El siguiente código muestra como crear 4 ventanas independientes, se lanzan también 4 threads (hilos) y cada uno actualiza un contador en una de las ventanas.
Para compilar el programa:

g++ -std=c++11 10_thread.cc -lncurses -pthread

Estos los recursos que utilice para crear este programa de ejemplo:

• ejemplos de ncurses
• excelente tutorial
• mas detalles acerca de ncurses

Saludos!