并发和并行 C++编程

并发和并行编程在C++中都是现代高性能计算的重要概念，它们的目标是同时执行多个任务或操作，从而提高程序性能。

1. **并发（Concurrency）**:
- 并发是指在同一时间内运行多个线程，但这些线程可能交替执行，共享同一资源。在C++中，可以使用`std::thread`库创建和管理线程，通过互斥锁（mutex）、条件变量（condition_variable）等同步机制保证数据的一致性和避免竞态条件。
- C++提供了一些线程安全的数据结构，如`std::atomic`，用于处理不可分割的操作，防止数据竞争。

2. **并行（Parallelism）**:
- 并行更进一步，指的是多个处理器核心或多个硬件单元同时执行独立的任务，每个任务可以独立处理数据。C++标准库中的`std::execution`命名空间提供了控制并行度的工具，如`std::par`, `std::async`和`std::future`。
- C++17引入了`std::ranges`和`std::views`，它们使得数据流式处理成为可能，可以方便地将任务分解为可并行的部分。

3. **线程池（Thread Pool）**:
- 在并发编程中，线程池是一个预先创建的固定大小的工作线程集合，任务会被提交到这个池中执行，提高了资源利用效率。

4. **并发模型（Concurrent Models）**:
- C++支持两种主要的并发模型：基于线程的模型（如POSIX线程API）和基于纤维的模型（如Boost.Asio）。其中，现代C++倾向于使用基于fibers的模型，因为它对资源消耗较小，适合轻量级任务。

相关问题--
1. C++中如何避免线程间的竞态条件？
2. C++标准库中哪些工具可以帮助管理并行任务？
3. 线程池在什么情况下比单线程执行更有效？