[C++ 성능 최적화 및 고급 테크닉] Day 19: 병렬 STL 사용법

병렬 STL이란?

C++17에서는 표준 라이브러리에 병렬 알고리즘을 도입하여, 기존의 STL 알고리즘을 병렬로 실행할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 멀티코어 CPU의 성능을 최대한 활용할 수 있습니다.

 

std::execution

C++17에서는 std::execution 네임스페이스를 통해 병렬 실행 정책을 정의할 수 있습니다. 주요 실행 정책은 다음과 같습니다:

• seq: 순차적으로 실행
• par: 병렬로 실행
• par_unseq: 병렬로 실행하고, 실행 순서는 정의되지 않음

병렬 STL 알고리즘

기존 STL 알고리즘에 병렬 실행 정책을 적용하여 병렬로 실행할 수 있습니다. 예를 들어, std::sort, std::for_each, std::transform 등 다양한 알고리즘이 병렬 실행을 지원합니다.

 

병렬 정렬

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 2, 9, 1, 5, 6};

    // 병렬로 정렬
    std::sort(std::execution::par, vec.begin(), vec.end());

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

 

병렬 for_each

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 병렬로 각 요소를 두 배로 증가
    std::for_each(std::execution::par, vec.begin(), vec.end(), [](int& n) {
        n *= 2;
    });

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

 

병렬 transform

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result(vec.size());

    // 병렬로 각 요소를 제곱
    std::transform(std::execution::par, vec.begin(), vec.end(), result.begin(), [](int n) {
        return n * n;
    });

    for (int n : result) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

 

병렬 reduce

C++17에서는 std::reduce 함수를 사용하여 병렬로 합계를 계산할 수 있습니다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 병렬로 벡터 합계 계산
    int sum = std::reduce(std::execution::par, vec.begin(), vec.end());

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;

    return 0;
}

 

실습 문제

문제 1: 병렬 STL을 사용하여 벡터의 요소를 제곱하고 합계를 계산하기

다음 코드에서 병렬 STL을 사용하여 벡터의 각 요소를 제곱한 후 병렬로 합계를 계산하세요.

 

main.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result(vec.size());

    // 각 요소를 제곱
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), result.begin(), [](int n) {
        return n * n;
    });

    // 벡터 합계 계산
    int sum = std::accumulate(result.begin(), result.end(), 0);

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;

    return 0;
}

 

해답:

main.cpp (병렬 STL 적용)

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <execution>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result(vec.size());

    // 병렬로 각 요소를 제곱
    std::transform(std::execution::par, vec.begin(), vec.end(), result.begin(), [](int n) {
        return n * n;
    });

    // 병렬로 벡터 합계 계산
    int sum = std::reduce(std::execution::par, result.begin(), result.end());

    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;

    return 0;
}

 

이제 열아홉 번째 날의 학습을 마쳤습니다. 병렬 STL의 개념과 사용법을 이해하고, 이를 사용하여 성능을 최적화하는 방법을 학습했습니다.

질문이나 피드백이 있으면 언제든지 댓글로 남겨 주세요. 내일은 "OpenMP를 이용한 병렬 프로그래밍"에 대해 학습하겠습니다.