C++ 同時プログラミング: 同時プログラムを監視およびデバッグするにはどうすればよいですか?

並行プログラムの監視とデバッグのための主要なライブラリとツール: ライブラリ: スレッドサニタイザ (TSan) データ競合とデッドロックの検出 std::concurrent_unowned_map スレッドセーフなハッシュマップツール: GDB (GNU デバッガ) マルチスレッドデバッグ LLDB (低レベルデバッガ)高度なマルチスレッド デバッグ機能

C++ 同時プログラミング: 同時プログラムの監視とデバッグ

同時プログラミングでは、プログラムの健全性の監視とデバッグが重要です。この記事では、ライブラリとツールを使用して同時実行プログラムを監視およびデバッグする方法について説明します。

ライブラリを使用して同時実行プログラムを監視します

1. Thread Sanitizer (TSan)

TSan は、データ競合とデッドロックを検出するためのスレッド セーフティ ライブラリです。これは、コンパイル時にコードを挿入し、プログラムの実行中にリアルタイムでコードを監視することによって行われます。 TSan の使用は非常に簡単で、コンパイル コマンドに -fsanitize=thread を追加するだけです。 -fsanitize=thread 即可。

// example.cpp
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
  std::vector<int> v;
  v.push_back(1);

  // 模拟并发访问
  std::thread t([&v] {
    v.pop_back();
  });

  t.join();
  return 0;
}

使用TSan编译此程序：

g++ -fsanitize=thread example.cpp

如果程序存在数据竞争或死锁，TSan将在运行时报告错误。

2. ConcurrentHashMap

std::concurrent_unordered_map 和 std::concurrent_hash_map 是线程安全的哈希映射，可以用于在多线程环境中存储和检索数据。这些映射提供了诸如并发插入、删除和查找等操作，可以帮助避免数据竞争。

// example.cpp
#include <iostream>
#include <concurrent_unordered_map>

int main() {
  std::concurrent_unordered_map<int, int> data;
  data[1] = 10;

  // 模拟并发访问
  std::thread t([&data] {
    data[1]++;
  });

  t.join();

  std::cout << data[1] << std::endl;  // 输出11
  return 0;
}

使用工具调试并发程序

1. GDB

GDB（GNU调试器）是一个功能强大的调试工具，它支持多线程程序的调试。它允许设置断点、查看变量和跟踪调用堆栈。要调试多线程程序，可以使用 -pthread 选项启动GDB。

gdb -pthread program

2. LLDB

LLDB（低级调试器）是苹果公司开发的一个调试工具，它也支持多线程程序的调试。它具有许多高级功能，包括实时线程监控、并发图生成和高级内存调试。

lldb program

实战案例

假设我们有一个多线程服务器，它处理来自多个客户端的并发请求。为了监控和调试此服务器，我们可以：

• 编译服务器代码时使用TSan库，从而检测数据竞争和死锁。
• 在服务器代码中使用 std::concurrent_unordered_maprrreee
TSan を使用してこのプログラムをコンパイルします:
• rrreee
プログラムにデータ競合またはデッドロックがある場合、TSan は実行時にエラーを報告します。

2. ConcurrentHashMap🎜🎜🎜std::concurrent_unowned_map と std::concurrent_hash_map は、データの保存と取得に使用できるスレッドセーフなハッシュ マップです。これらのマッピングは、データ競合の回避に役立つ同時挿入、削除、検索などの操作を提供します。 🎜rrreee🎜🎜並行プログラムをデバッグするツールを使用する🎜🎜🎜🎜1. GDB🎜🎜🎜GDB (GNU デバッガー) は、マルチスレッド プログラムのデバッグをサポートする強力なデバッグ ツールです。ブレークポイントの設定、変数の表示、呼び出しスタックのトレースが可能です。マルチスレッド プログラムをデバッグするには、-pthread オプションを使用して GDB を起動します。 🎜rrreee🎜🎜2. LLDB🎜🎜🎜LLDB (低レベルデバッガー) は、Apple によって開発されたデバッグ ツールです。マルチスレッド プログラムのデバッグもサポートしています。リアルタイムのスレッド監視、同時実行グラフの生成、高度なメモリ デバッグなど、多くの高度な機能を備えています。 🎜rrreee🎜🎜実際的なケース🎜🎜🎜 複数のクライアントからの同時リクエストを処理するマルチスレッドサーバーがあると仮定します。このサーバーを監視およびデバッグするには、次のことができます。 🎜

🎜 サーバー コードのコンパイル時に TSan ライブラリを使用し、データ競合とデッドロックを検出します。 🎜🎜 データ競合を避けるために、サーバー コードで std::concurrent_unowned_map を使用してクライアント データを保存します。 🎜🎜GDB または LLDB を使用してサーバー プロセスに接続し、実行中にリアルタイムで監視およびデバッグします。 🎜🎜🎜これらのテクノロジーを使用することで、同時実行プログラムを効果的に監視およびデバッグして、その信頼性と正確性を確保できます。 🎜

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