C++ 併發程式設計學習地圖 (MOC)

Overview

來源:《C++ Concurrency in Action, 2nd Edition》(Anthony Williams 著,陳曉偉譯,簡中版 v0.2),依 C++14/C++17 標準更新。
本 vault 涵蓋第 1–11 章與附錄 A–C;附錄 D(API 參考)列入 non-core policy。
建議學習路徑:第 1–4 章(基礎)→ 第 5 章(記憶體模型,第 7 章的前置)→ 第 6–7 章(資料結構)→ 第 8–10 章(設計與演算法)→ 第 11 章(測試除錯)。
主題重要度:第 3、4、5 章為面試與實務核心;第 7 章難度最高且依賴第 5 章。

Topic Map

Section	Source	Notes	Status
併發基礎	第1章 (pp. 13–24)	何謂併發, 為什麼使用併發, C++ 併發支援與首個程式	[ ]
執行緒管理	第2章 (pp. 24–44)	啟動與等待執行緒, 傳遞參數與轉移所有權, 執行緒數量與標識	[ ]
共享資料	第3章 (pp. 44–75)	競爭條件與互斥鎖, 死結與鎖管理, 其他資料保護方式	[ ]
同步操作	第4章 (pp. 75–124)	條件變數與執行緒安全佇列, Future 與非同步任務, 限時等待, 函數式與訊息傳遞風格, 持續性、Latch 與 Barrier	[ ]
記憶體模型與原子操作	第5章 (pp. 124–165)	記憶體模型基礎, 原子型別與操作, 同步發生與先行發生, 記憶體順序選項, 釋放序列與柵欄	[ ]
基於鎖的資料結構	第6章 (pp. 165–199)	併發設計指南, 執行緒安全棧與佇列, 細粒度鎖佇列, 查詢表與鏈結串列	[ ]
無鎖資料結構	第7章 (pp. 199–246)	無鎖概念與取捨, 無鎖棧, 記憶體回收策略, 無鎖佇列與記憶體順序, 無鎖設計指導建議	[ ]
併發設計	第8章 (pp. 246–292)	執行緒間劃分工作, 影響性能的因素, 為性能設計資料結構, 異常安全與可擴展性, 平行演算法案例	[ ]
進階執行緒管理	第9章 (pp. 292–322)	執行緒池, 工作竊取與佇列爭用, 中斷執行緒	[ ]
平行演算法	第10章 (pp. 322–335)	執行策略, 使用平行演算法	[ ]
測試與除錯	第11章 (pp. 335–347)	併發 Bug 類型, 定位與測試併發 Bug	[ ]
附錄	附錄A–C (pp. 348–402)	C++11 語言特性, 併發庫對比, ATM 訊息傳遞範例	[ ]

Practice Notes

Practice Set	Questions	Link
併發基礎	10	併發基礎練習題
執行緒管理	10	執行緒管理練習題
共享資料	10	共享資料練習題
同步操作	10	同步操作練習題
記憶體模型與原子操作	10	記憶體模型練習題
基於鎖的資料結構	10	鎖式資料結構練習題
無鎖資料結構	10	無鎖資料結構練習題
併發設計	10	併發設計練習題
進階執行緒管理	10	進階執行緒管理練習題
平行演算法	10	平行演算法練習題
測試與除錯	10	測試與除錯練習題
附錄	10	附錄練習題

Study Tools

Tool	Description	Link
Exam Traps	常見錯誤與陷阱總整理	面試陷阱題
Quick Reference	全書速查表(API、公式、比較表)	速查表

Tag Index

Tag	Related Topics	Level
`#cpp-concurrency`	全 vault 頂層標籤(每個筆記必附)	top
`#concept` / `#practice` / `#dashboard`	筆記類型	note-type
`#concurrency-basics`	第1章:併發概念、平行 vs 併發	domain
`#thread-management`	第2章:std::thread 生命週期、所有權	domain
`#data-sharing`	第3章:互斥鎖、死結、資料保護	domain
`#synchronization`	第4章:條件變數、future、限時等待	domain
`#memory-model`	第5章:原子操作、記憶體順序	domain
`#lock-based-ds`	第6章:鎖式併發資料結構	domain
`#lock-free-ds`	第7章:無鎖資料結構、記憶體回收	domain
`#concurrent-design`	第8章:工作劃分、性能因素	domain
`#advanced-thread-management`	第9章:執行緒池、工作竊取、中斷	domain
`#parallel-algorithms`	第10章:執行策略、平行 STL	domain
`#testing-debugging`	第11章:併發 bug、測試技術	domain
`#cpp-language`	附錄A–C:C++11 特性、庫對比、ATM 範例	domain
`#race-condition` `#mutex` `#deadlock` `#lock-granularity` `#reader-writer-lock` `#lazy-initialization`	共享資料細節	detail
`#condition-variable` `#future` `#promise` `#async` `#packaged-task` `#time-limits` `#functional-programming` `#message-passing` `#continuation` `#latch` `#barrier`	同步操作細節	detail
`#atomic` `#memory-ordering` `#happens-before` `#acquire-release` `#relaxed-ordering` `#fence` `#release-sequence` `#compare-exchange`	記憶體模型細節	detail
`#thread-safe-stack` `#thread-safe-queue` `#fine-grained-locking` `#lookup-table`	鎖式資料結構細節	detail
`#lock-free` `#wait-free` `#hazard-pointer` `#reference-counting` `#aba-problem`	無鎖細節	detail
`#data-partitioning` `#false-sharing` `#cache-ping-pong` `#amdahls-law` `#exception-safety` `#scalability`	併發設計細節	detail
`#thread-pool` `#work-stealing` `#thread-interruption`	進階執行緒管理細節	detail
`#execution-policy`	平行演算法細節	detail
`#testing` `#debugging` `#livelock`	測試除錯細節	detail
`#parallelism` `#multiprocess` `#multithreading`	併發基礎細節	detail
`#thread-lifecycle` `#raii` `#thread-ownership` `#hardware-concurrency`	執行緒管理細節	detail
`#move-semantics` `#rvalue-reference` `#lambda` `#variadic-template` `#constexpr` `#thread-local`	C++ 語言細節	detail

Tag rules:層級為 top → domain → detail → note-type;標籤一律英文小寫 kebab-case;僅允許本註冊表內的標籤;detail 標籤必須與其父 domain 標籤同時出現;每個筆記至少含 cpp-concurrency + 一個 note-type + 一個 domain 標籤。

Weak Areas

六種 memory_order 的差異與適用場景 → 記憶體順序選項 → 面試陷阱題
compare_exchange_weak vs strong(偽失敗)→ 原子型別與操作 → 面試陷阱題
無鎖結構的記憶體回收(hazard pointer、引用計數、ABA)→ 記憶體回收策略 → 面試陷阱題
死結避免的層級鎖與 std::lock → 死結與鎖管理 → 面試陷阱題
條件變數的虛假喚醒與 predicate → 條件變數與執行緒安全佇列 → 面試陷阱題
偽共享 vs 資料爭用的區別 → 影響性能的因素 → 面試陷阱題

Non-core Topic Policy

Source	Content	Handling
附錄D (pp. 402–542)	C++ 執行緒庫逐條 API 參考(chrono、condition_variable、atomic、future、mutex、ratio、thread 標頭)	Excluded — 純 API 參考資料,無概念性內容;關鍵 API 已整併入速查表與各概念筆記
前言、致謝、關於本書/作者/封面 (pp. 1–13)	出版資訊與導讀	Excluded — 非學術內容
附錄C 完整程式碼清單	ATM 範例之完整原始碼	Summarized — 僅整理架構與訊息流於 ATM 訊息傳遞範例,不逐行收錄