• C++多线程编程（第四章 案例1，C++11和C++17 多核并行计算样例）

    目录

    4.1手动实现多核base16编码

    4.1.1 实现base16编码

    二进制转换为字符串
一个字节8位，拆分为两个4位字节（最大值16）
拆分后的字节映射到0123456789abcdef


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    4.1.1.1 编码16进制
    void Base16Encode(const unsigned char* data, int size, unsigned char* out)
{
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		unsigned char d = data[i];
		//0000 0000
		//1234 5678 >> 4              => 0000 1234 移位操作
		//1234 5678 & 0000 1111       => 0000 5678
		char a = base16[d >> 4];//取出高位
		char b = base16[d & 0x0F];//取出低位
		out[i * 2] = a;
		out[i * 2+1] = b;
	}
}

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    4.1.1.2 反解码16进制
    
static const char base16[] = "0123456789abcdef";


unsigned char ch2hex(char ch)
{
	for (unsigned char i = 0; i != 16; ++i)
		if (ch == base16[i])
			return i;
	return 0;
}

char* HEX2Char(const char* src)
{
	int i = 0;
	int cnt = 0;
	char*d = new char[strlen(src)];//先开辟空间多一点

	while (*src)
	{
		if (i & 1)
		{
			//d[cnt++] |= ch2hex(*src);
			//改编上面一行代码
			d[cnt] = d[cnt] | ch2hex(*src);
			cnt++;
		}
		else
		{
			d[cnt] = ch2hex(*src) << 4;
		}
		src++;
		i++;
	}

	printf("cnt:%d\n", cnt);
	d[cnt] = '\0';

	return d;

}

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    4.1.2无多线程代码

    
#include 
#include
#include
#include 
#include 
#include //计时头，C++11


using namespace std;
using namespace chrono;

static const char base16[] = "0123456789abcdef";

unsigned char ch2hex(char ch)
{//字符解码
	//static const char *hex = "0123456789ABCDEF";
	for (unsigned char i = 0; i != 16; ++i)
		//if (ch == hex[i])
		if (ch == base16[i])
			return i;
	return 0;
}

char* HEX2Char(const char* src)
{//字符串解码
	int i = 0;
	int cnt = 0;
	char*d = new char[strlen(src)];//先开辟空间多一点

	while (*src)
	{
		if (i & 1)
		{
			//d[cnt++] |= ch2hex(*src);
			//改编上面一行代码
			d[cnt] = d[cnt] | ch2hex(*src);
			cnt++;
		}
		else
		{
			d[cnt] = ch2hex(*src) << 4;
		}
		src++;
		i++;
	}

	printf("cnt:%d\n", cnt);
	d[cnt] = '\0';

	return d;

}

void Base16Encode(const unsigned char* data, int size, unsigned char* out)
{
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		unsigned char d = data[i];
		//0000 0000
		//1234 5678 >> 4              => 0000 1234 移位操作
		//1234 5678 & 0000 1111       => 0000 5678
		char a = base16[d >> 4];//取出高位
		char b = base16[d & 0x0F];//取出低位
		out[i * 2] = a;
		out[i * 2+1] = b;
	}
}


int main()
{
	//使用字符串进行16位编码测试
	string test_data = "测试base16编码";
	printf("test_data size=%d\n", test_data.size());//一个中文占用2个字节，一个英文占用1个字节，如果要解码出来包含中文和英文，有点难度
	unsigned char* out = new unsigned char[test_data.size()*2+1];
	Base16Encode((unsigned char*)test_data.data(), test_data.size(), out);//编码
	out[test_data.size()*2] = '\0';//字符串\0结尾，否则后面总有乱码
	cout << "base16:" << out << endl;
	printf("Decode:%s\n", HEX2Char((char*)out));//解码

	//测试单线程base16编码效率
	{
		vector<unsigned char>in_data;
		in_data.resize(1024 * 1024 * 20);//  1024*1024*10  -> 10M 测试数据
		for (int i = 0; i < in_data.size(); i++)
		{//初始化里面数据
			in_data[i] = i % 256;

		}
		vector<unsigned char>out_data;
		out_data.resize(in_data.size()*2);//是输入数据2倍
		auto start = system_clock::now();//计时开始
		Base16Encode(in_data.data(), in_data.size(),out_data.data());
		auto end = system_clock::now();//计时结束
		auto duration = duration_cast<milliseconds>(end-start);//模板函数，转换到毫秒
		cout << "编码：" << in_data.size() << "字节数据花费" << duration.count() << "毫秒" << endl;

		//cout << out_data.data() << endl;

	
	}

	printf("All done!\n");

	getchar();
	return 0;
}

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    在这里插入图片描述

    4.1.3 C++ 11多线程代码

    //C++11多线程
void Base16EncodeThread(const vector<unsigned char>&data, vector<unsigned char> &out)
{
	long size = data.size();
	int th_count = thread::hardware_concurrency();//系统支持的线程核心数
	printf("CPU report thread count:%d\n",th_count);

	//对原始数据进行切片
	long slice_count = size / th_count;//余数丢弃了，余数后续单独处理
	if (size < th_count)
	{//只切一片
		th_count = 1;//1个线程搞定
		slice_count = size;
	}

	vector<thread> ths;//准备好线程
	ths.resize(th_count);


	//任务分配到各个线程   
	for (int i = 0; i < th_count; i++)
	{
		//eg. 1234 5678 9abc defg hi
		//计算偏移位置
		long offset = i * slice_count;
		long count = slice_count;


		//最后一个线程要把余数加起来一起处理
		if (th_count > 1 && i == th_count - 1)
		{
			count = slice_count + size%th_count;
		}
		//cout << offset << ":" << count << endl;
		ths[i] = thread(Base16Encode, data.data() + offset,count, out.data());
	}

	//等待所有线程处理结束
	for (auto &th : ths)
	{
		th.join();
	}
}


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    4.1.4 C++ 17多线程并发

    		printf("C++17多线程Base16编码效率测试(编译的时候先检查设置C++17) 开始计算===========================\n");
		//设置C++17方法：属性->C/C++ ->C++语言标准  ，设置ISOC++17
		vector<unsigned char>in_data;
		in_data.resize(TestNumber);//  1024*1024*10  -> 10M 测试数据
		for (int i = 0; i < in_data.size(); i++)
		{//初始化里面数据
			in_data[i] = i % 256;

		}
		vector<unsigned char>out_data;
		out_data.resize(in_data.size() * 2);//是输入数据2倍
		auto start = system_clock::now();//计时开始
		//#include  //C++17 支持
		std::for_each(std::execution::par,//并行计算 多核
			in_data.begin(),in_data.end(),
			[&](auto& d)//多线程进入此函数
			{
				char a = base16[(d >> 4)];
				char b = base16[(d & 0x0F)];
				int index = &d - in_data.data();
				out_data[index * 2] = a;
				out_data[index * 2 + 1] = b;

			}
		);

		auto end = system_clock::now();//计时结束
		auto duration = duration_cast<milliseconds>(end - start);//模板函数，转换到毫秒
		cout << "C++17多线程 编码：" << in_data.size() << "字节数据花费" << duration.count() << "毫秒" << endl;

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    4.1.5 所有测试代码汇总

    
#include 
#include
#include
#include 
#include 
#include //计时头，C++11

#include  //C++17 for_each


using namespace std;
using namespace chrono;

static const char base16[] = "0123456789abcdef";
void Base16Encode(const unsigned char* data, long size, unsigned char* out)
{
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		unsigned char d = data[i];
		//0000 0000
		//1234 5678 >> 4              => 0000 1234 移位操作
		//1234 5678 & 0000 1111       => 0000 5678
		char a = base16[d >> 4];//取出高位
		char b = base16[d & 0x0F];//取出低位
		out[i * 2] = a;
		out[i * 2+1] = b;
	}
}


//C++11多线程
void Base16EncodeThread(const vector<unsigned char>&data, vector<unsigned char> &out)
{
	long size = data.size();
	int th_count = thread::hardware_concurrency();//系统支持的线程核心数
	printf("CPU report thread count:%d\n",th_count);

	//对原始数据进行切片
	long slice_count = size / th_count;//余数丢弃了，余数后续单独处理
	if (size < th_count)
	{//只切一片
		th_count = 1;//1个线程搞定
		slice_count = size;
	}

	vector<thread> ths;//准备好线程
	ths.resize(th_count);


	//任务分配到各个线程   
	for (int i = 0; i < th_count; i++)
	{
		//eg. 1234 5678 9abc defg hi
		//计算偏移位置
		long offset = i * slice_count;
		long count = slice_count;


		//最后一个线程要把余数加起来一起处理
		if (th_count > 1 && i == th_count - 1)
		{
			count = slice_count + size%th_count;
		}
		//cout << offset << ":" << count << endl;
		ths[i] = thread(Base16Encode, data.data() + offset,count, out.data());
	}

	//等待所有线程处理结束
	for (auto &th : ths)
	{
		th.join();
	}
}

int main()
{
	int TestNumber = 1024 * 1024 * 20 - 1; //1024 * 1024 * 10  -> 10M 测试数据大小
	//使用字符串进行16位编码测试
	string test_data = "测试base16编码";
	printf("test_data size=%d\n", test_data.size());//一个中文占用2个字节，一个英文占用1个字节，如果要解码出来包含中文和英文，有点难度
	unsigned char* out = new unsigned char[test_data.size()*2+1];
	Base16Encode((unsigned char*)test_data.data(), test_data.size(), out);//编码
	out[test_data.size()*2] = '\0';
	cout << "base16:" << out << endl;


	//测试单线程base16编码效率
	{
		printf("单线程Base16编码效率测试 开始计算===========================\n");
		vector<unsigned char>in_data;
		in_data.resize(TestNumber);//  1024*1024*10  -> 10M 测试数据
		for (int i = 0; i < in_data.size(); i++)
		{//初始化里面数据
			in_data[i] = i % 256;

		}
		vector<unsigned char>out_data;
		out_data.resize(in_data.size()*2);//是输入数据2倍
		auto start = system_clock::now();//计时开始
		Base16Encode(in_data.data(), in_data.size(),out_data.data());
		auto end = system_clock::now();//计时结束
		auto duration = duration_cast<milliseconds>(end-start);//模板函数，转换到毫秒
		cout << "编码：" << in_data.size() << "字节数据花费" << duration.count() << "毫秒" << endl;

		//cout << out_data.data() << endl;//预览编码后的文本

	}

	//测试C++11多线程base16编码效率
	{
		printf("C++11多线程Base16编码效率测试 开始计算===========================\n");
		vector<unsigned char>in_data;

		in_data.resize(TestNumber);//  1024*1024*10  -> 10M 测试数据
		for (int i = 0; i < in_data.size(); i++)
		{//初始化里面数据
			in_data[i] = i % 256;

		}
		vector<unsigned char>out_data;
		out_data.resize(in_data.size() * 2);//是输入数据2倍
		auto start = system_clock::now();//计时开始
		Base16EncodeThread(in_data, out_data);//多线程
		auto end = system_clock::now();//计时结束
		auto duration = duration_cast<milliseconds>(end - start);//模板函数，转换到毫秒
		cout << "C++11多线程 编码：" << in_data.size() << "字节数据花费" << duration.count() << "毫秒" << endl;

		//cout << out_data.data() << endl;//预览编码后的文本

	}

	//测试C++11多线程base16编码效率
	{
		printf("C++17多线程Base16编码效率测试(编译的时候先检查设置C++17) 开始计算===========================\n");
		//设置C++17方法：属性->C/C++ ->C++语言标准  ，设置ISOC++17
		vector<unsigned char>in_data;
		in_data.resize(TestNumber);//  1024*1024*10  -> 10M 测试数据
		for (int i = 0; i < in_data.size(); i++)
		{//初始化里面数据
			in_data[i] = i % 256;

		}
		vector<unsigned char>out_data;
		out_data.resize(in_data.size() * 2);//是输入数据2倍
		auto start = system_clock::now();//计时开始
		//#include  //C++17 支持
		std::for_each(std::execution::par,//并行计算 多核
			in_data.begin(),in_data.end(),
			[&](auto& d)//多线程进入此函数
			{
				char a = base16[(d >> 4)];
				char b = base16[(d & 0x0F)];
				int index = &d - in_data.data();
				out_data[index * 2] = a;
				out_data[index * 2 + 1] = b;

			}
		);

		auto end = system_clock::now();//计时结束
		auto duration = duration_cast<milliseconds>(end - start);//模板函数，转换到毫秒
		cout << "C++17多线程 编码：" << in_data.size() << "字节数据花费" << duration.count() << "毫秒" << endl;

		//cout << out_data.data() << endl;//预览编码后的文本

	}

	printf("All done!\n");

	getchar();
	return 0;
}

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    在这里插入图片描述
    分析：
    release版本优化的比较多，之所以C++17耗时较长原因是进入多线程次数远远大于C++11,C++11只进入了12次，而C++17采用lambda表达式函数，进入了TestNumber次

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_42727069/article/details/133853776