التزامن في C++: البرمجة المتوازية وغير المتزامنة

تتطلب التطبيقات الحديثة أقصى أداء، وأصبحت المعالجات متعددة النوى هي المعيار. كتاب «التزامن في C++» هو دليل شامل لكتابة كود متوازٍ فعال وآمن وقابل للتوسع بلغة C++. ستتعلم استخدام جميع إمكانيات المكتبة القياسية لـ C++ للعمل مع الخيوط والمزامنة والعمليات غير المتزامنة.

الكتاب مبني على مبدأ «من البسيط إلى المعقد» وهو مناسب للمطورين الذين هم على دراية بالفعل بأساسيات C++ (الصياغة، الفئات، STL). ستبدأ بالمفاهيم الأساسية: إنشاء الخيوط (std::thread)، حماية البيانات باستخدام كائنات المزامنة (std::mutex)، المتغيرات الشرطية (std::condition_variable). ثم ستنتقل إلى المواضيع المتقدمة: العمليات الذرية، نموذج الذاكرة في C++، هياكل البيانات الخالية من الأقفال (lock-free)، أنماط التصميم للأنظمة المتزامنة.

يتم إيلاء اهتمام خاص للجوانب العملية:

• المهام غير المتزامنة — استخدام std::async و std::future و std::promise لتنظيم الاستدعاءات غير المحظورة؛
• الخوارزميات المتوازية — تطبيق std::parallel و std::execution لتسريع معالجة البيانات؛
• التصحيح والتنميط — أدوات للبحث عن سباقات البيانات (data races) وحالات الجمود (deadlocks) واختناقات الأداء؛
• البرمجة الخالية من الأقفال (Lock-free) — إنشاء هياكل عالية الأداء بدون أقفال (قوائم انتظار، أكوام، جداول تجزئة).

يحتوي كل فصل على أمثلة كود حقيقية جاهزة للترجمة، وتمارين لتثبيت المادة. ستتعلم كيفية تجنب الأخطاء النموذجية: الحظر المتبادل، سباقات البيانات، مشاكل التخزين المؤقت. قسم منفصل مخصص لدمج التزامن مع المشاريع الحالية وإعادة هيكلة الكود أحادي الخيط.

لمن هذا الكتاب؟

• مطوري C++ الذين يرغبون في تحسين أداء تطبيقاتهم؛
• مبرمجي الأنظمة الذين يعملون مع الخدمات عالية التحميل؛
• الطلاب والمدرسين الذين يدرسون الحوسبة المتوازية؛
• كل من يريد فهم تفاصيل نموذج الذاكرة في C++ والعمليات الذرية.

بعد قراءة هذا الكتاب، ستتمكن من تصميم أنظمة متزامنة بثقة، واستخدام المعالجات متعددة النوى بكفاءة، وكتابة كود يتوسع دون فقدان الأداء. كن خبيرًا في البرمجة المتزامنة بلغة C++!