
std::execution 是 C++17 引入的一组执行策略(execution policies),用于显式控制标准库并行算法(如 std::sort、std::transform、std::reduce 等)的执行方式。它不是“策略模式”的设计模式实现,而是一组轻量级的标记类型(tag types),供算法在调用时声明期望的并发行为。
std::execution 提供的三种执行策略
目前标准定义了三个策略对象(C++17 起,C++20 增加了 unseq 的变体但未改变核心):
-
std::execution::seq:顺序执行(sequential)——禁止任何并行或向量化,等价于不传策略的传统调用; -
std::execution::par:并行执行(parallel)——允许算法在多个线程上划分任务,但不保证数据竞争安全(需用户确保无共享可变状态); -
std::execution::par_unseq:并行+向量化(parallel + unsequenced)——既允许多线程,也允许编译器对循环内操作自动向量化(如 SIMD),对迭代器解引用和函数调用顺序不做保证(要求函数为无副作用、幂等)。
怎么用?基本调用形式
所有支持执行策略的算法都重载了一个接受 ExecutionPolicy&& 作为首个参数的版本:
std::vectorv = {/* ... */}; std::sort(std::execution::par, v.begin(), v.end()); // 并行排序 std::transform(std::execution::par_unseq, v.cbegin(), v.cend(), v.begin(), [](int x) { return x * x; }); // 并行+向量化平方
注意:
– 必须显式包含 头文件;
– 编译器需开启对应支持(如 GCC/Clang 需 -pthread,部分需 -D_GLIBCXX_PARALLEL 或启用 libstdc++ 并行模式);
– 不是所有标准库实现都完整支持全部策略(例如 MSVC 对 par_unseq 支持有限)。
关键注意事项和常见误区
这些策略不改变算法语义,但极大影响线程安全与性能边界:
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- 使用
par或par_unseq时,用户提供的函数对象(如 lambda)必须是 无数据竞争的——不能读写共享的非 const 变量; -
par_unseq要求函数为 无副作用(比如不能修改全局状态、不能依赖调用顺序、不能抛异常——除非明确处理); - 迭代器必须满足 随机访问(如
vector::iterator),否则多数并行算法会退化或编译失败; - 小规模数据(如 size
- 策略只是“建议”,实现可忽略(例如单线程环境或调试构建下可能回退到
seq)。
如何判断是否生效?
没有标准方法直接“查询”当前策略是否被实际并行化。可行做法包括:
- 观察 CPU 利用率(如 top / htop 中多核负载是否上升);
- 用计时对比不同策略下的运行时间(注意预热、关闭 ASLR、禁用 CPU 频率调节);
- 查阅所用 STL 实现文档(如 libstdc++ 的
parallel mode需手动启用); - 调试时加日志(仅限开发验证,注意避免日志本身引入同步开销)。
基本上就这些。用好 std::execution 不是加个标签就变快,而是理解数据、算法、硬件三者的配合边界。











