Nebenläufigkeit in C++: Parallele und asynchrone Programmierung

Moderne Anwendungen erfordern maximale Leistung, und Mehrkernprozessoren sind zum Standard geworden. Das Buch „Nebenläufigkeit in C++“ ist ein umfassender Leitfaden zum Schreiben von effizientem, sicherem und skalierbarem parallelem Code in der Sprache C++. Sie lernen, alle Möglichkeiten der Standardbibliothek von C++ für die Arbeit mit Threads, Synchronisation und asynchronen Operationen zu nutzen.

Das Buch ist nach dem Prinzip „vom Einfachen zum Komplexen“ aufgebaut und eignet sich für Entwickler, die bereits mit den Grundlagen von C++ vertraut sind (Syntax, Klassen, STL). Sie beginnen mit grundlegenden Konzepten: Erstellung von Threads (std::thread), Datenschutz mit Mutexen (std::mutex), Bedingungsvariablen (std::condition_variable). Anschließend gehen Sie zu fortgeschrittenen Themen über: atomare Operationen, das C++-Speichermodell, lock-free Datenstrukturen, Entwurfsmuster für nebenläufige Systeme.

Besonderes Augenmerk wird auf praktische Aspekte gelegt:

• Asynchrone Aufgaben – Verwendung von std::async, std::future und std::promise zur Organisation nicht-blockierender Aufrufe;
• Parallele Algorithmen – Anwendung von std::parallel und std::execution zur Beschleunigung der Datenverarbeitung;
• Debuggen und Profiling – Werkzeuge zum Auffinden von Datenrennen, Deadlocks und Leistungsengpässen;
• Lock-free Programmierung – Erstellung von hochleistungsfähigen Strukturen ohne Sperren (Warteschlangen, Stapel, Hashtabellen).

Jedes Kapitel enthält reale Codebeispiele, die kompilierbereit sind, sowie Übungen zur Vertiefung des Stoffes. Sie erfahren, wie Sie typische Fehler vermeiden: gegenseitige Blockaden, Datenrennen, Probleme mit dem Caching. Ein separater Abschnitt widmet sich der Integration von Nebenläufigkeit in bestehende Projekte und der Refaktorisierung von Singlethread-Code.

Für wen ist dieses Buch?

• C++-Entwickler, die die Leistung ihrer Anwendungen steigern möchten;
• Systemprogrammierer, die mit hochbelasteten Diensten arbeiten;
• Studenten und Dozenten, die sich mit parallelem Rechnen befassen;
• Alle, die die Feinheiten des C++-Speichermodells und atomarer Operationen verstehen möchten.

Nach der Lektüre dieses Buches werden Sie in der Lage sein, nebenläufige Systeme sicher zu entwerfen, Mehrkernprozessoren effizient zu nutzen und Code zu schreiben, der ohne Leistungseinbußen skaliert. Werden Sie zum Experten für nebenläufige Programmierung in C++!