🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: برنامه نویسی همزمان و چندنخی (Concurrency & Multithreading) در C++

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: سی پلاس پلاس (++C)

📋 سرفصل‌های دوره (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر همزمانی (Concurrency) و توازی (Parallelism)
• 2. چرا به برنامه‌نویسی همزمان نیاز داریم؟
• 3. تاریخچه همزمانی در سی پلاس پلاس
• 4. فرآیندها (Processes) در برابر نخ‌ها (Threads)
• 5. مدل حافظه سی پلاس پلاس: یک نگاه کلی
• 6. چالش‌های برنامه‌نویسی همزمان: Race Condition
• 7. چالش‌های برنامه‌نویسی همزمان: Deadlock
• 8. چالش‌های برنامه‌نویسی همزمان: Livelock و Starvation
• 9. معماری سخت‌افزار: هسته‌های CPU، حافظه نهان (Cache) و انسجام حافظه
• 10. قانون امدال (Amdahl's Law) و قانون گوستافسون (Gustafson's Law)
• 11. راه‌اندازی محیط توسعه برای برنامه‌نویسی چندنخی
• 12. اولین برنامه چندنخی: ساخت و اجرای یک نخ با `std::thread`
• 13. مدیریت چرخه حیات نخ: `join()`
• 14. مدیریت چرخه حیات نخ: `detach()`
• 15. خطرات استفاده از نخ‌های جدا شده (Detached Threads)
• 16. انتقال آرگومان به توابع نخ‌ها
• 17. پاس دادن آرگومان‌ها با ارجاع (Reference) و `std::ref`
• 18. انتقال مالکیت `std::thread` با `std::move`
• 19. شناسایی نخ‌ها: `std::thread::id` و `std::this_thread::get_id`
• 20. مدیریت استثناها (Exceptions) در نخ‌ها
• 21. الگوی RAII برای مدیریت خودکار نخ‌ها (Scoped Thread)
• 22. فضای نام `std::this_thread`: توابع `sleep_for`, `sleep_until`, `yield`
• 23. مقدمه‌ای بر همگام‌سازی و نیاز به قفل‌ها
• 24. حفاظت از داده‌های اشتراکی با `std::mutex`
• 25. قفل‌گذاری و آزادسازی دستی: `lock()` و `unlock()`
• 26. مشکلات قفل‌گذاری دستی: بن‌بست و مدیریت استثنا
• 27. الگوی RAII برای قفل‌ها: `std::lock_guard`
• 28. قفل‌گذاری انعطاف‌پذیر با `std::unique_lock`
• 29. تلاش برای قفل‌گذاری: `try_lock()`
• 30. قفل‌گذاری با زمان انتظار: `try_lock_for()` و `try_lock_until()`
• 31. انتقال مالکیت قفل با `std::unique_lock`
• 32. جلوگیری از بن‌بست: قفل‌گذاری چندین Mutex با `std::lock`
• 33. قفل‌گذاری امن چندین Mutex با `std::scoped_lock` (C++17)
• 34. انواع خاص Mutex: `std::recursive_mutex`
• 35. معایب و موارد استفاده صحیح از `recursive_mutex`
• 36. انواع خاص Mutex: `std::timed_mutex`
• 37. شرایط مسابقه (Data Race) و رفتار تعریف‌نشده (Undefined Behavior)
• 38. مقدمه‌ای بر متغیرهای شرطی (Condition Variables)
• 39. انتظار برای یک شرط با `std::condition_variable` و `wait()`
• 40. ارسال سیگنال به نخ‌های منتظر: `notify_one()`
• 41. ارسال سیگنال به تمام نخ‌های منتظر: `notify_all()`
• 42. مشکل بیداری‌های کاذب (Spurious Wakeups) و نحوه مدیریت آن
• 43. پیاده‌سازی الگوی تولیدکننده-مصرف‌کننده (Producer-Consumer)
• 44. استفاده از `std::condition_variable_any`
• 45. ارتباط بین نخ‌ها: بازگرداندن مقادیر با `std::future`
• 46. ایجاد `future` با استفاده از `std::promise`
• 47. ایجاد `future` با استفاده از `std::packaged_task`
• 48. اجرای ناهمزمان توابع با `std::async`
• 49. سیاست‌های اجرا (Launch Policies) در `std::async`
• 50. انتظار برای نتیجه `future`: `get()`, `wait()`, `wait_for()`
• 51. انتشار استثناها از طریق `future` و `promise`
• 52. اشتراک‌گذاری نتیجه بین چند نخ با `std::shared_future`
• 53. اجرای یکباره یک تابع با `std::call_once` و `std::once_flag`
• 54. قفل‌های خواننده-نویسنده با `std::shared_mutex` (C++17)
• 55. قفل‌گذاری برای خواندن با `std::shared_lock` (C++17)
• 56. همگام‌سازی گروهی از نخ‌ها با `std::latch` (C++20)
• 57. همگام‌سازی چرخه‌ای با `std::barrier` (C++20)
• 58. مدیریت منابع محدود با `std::counting_semaphore` (C++20)
• 59. مقدمه‌ای بر عملیات اتمیک (Atomic Operations)
• 60. کلاس قالب `std::atomic<T>`
• 61. عملیات پایه‌ای اتمیک: `load`, `store`
• 62. عملیات خواندن-تغییر-نوشتن: `exchange`, `compare_exchange_strong/weak`
• 63. عملیات محاسباتی اتمیک: `fetch_add`, `fetch_sub`
• 64. ساده‌ترین نوع اتمیک: `std::atomic_flag`
• 65. برنامه‌نویسی بدون قفل (Lock-Free Programming): مفاهیم اولیه
• 66. پیاده‌سازی یک شمارنده اتمیک بدون قفل
• 67. پیاده‌سازی یک پشته (Stack) بدون قفل
• 68. مشکل ABA در الگوریتم‌های بدون قفل
• 69. مدل حافظه سی پلاس پلاس: روابط Happens-Before و Synchronizes-With
• 70. ترتیب حافظه (Memory Ordering): Sequential Consistency
• 71. ترتیب حافظه: Acquire-Release Semantics
• 72. ترتیب حافظه: Relaxed Ordering
• 73. استفاده عملی از ترتیب‌های مختلف حافظه
• 74. حصارهای حافظه (Memory Fences) با `std::atomic_thread_fence`
• 75. الگوهای طراحی همزمان: Thread Pool
• 76. پیاده‌سازی یک Thread Pool ساده
• 77. ارسال وظایف (Tasks) به Thread Pool و دریافت نتایج
• 78. الگوی طراحی Active Object
• 79. الگوی طراحی Monitor Object
• 80. حافظه محلی نخ (Thread-Local Storage) با `thread_local`
• 81. طراحی ساختارهای داده همزمان (Concurrent Data Structures)
• 82. استراتژی‌های تقسیم کار بین نخ‌ها
• 83. الگوی Fork-Join
• 84. مقابله با وظایف وابسته به CPU در مقابل وظایف وابسته به I/O
• 85. لغو کردن (Cancellation) وظایف در حال اجرا
• 86. خاتمه دادن امن و صحیح به یک سیستم همزمان
• 87. مقدمه‌ای بر الگوریتم‌های موازی در کتابخانه استاندارد (C++17)
• 88. سیاست‌های اجرا (Execution Policies): `seq`, `par`, `par_unseq`
• 89. استفاده از الگوریتم‌های موازی: `for_each`, `transform`
• 90. استفاده از الگوریتم‌های موازی: `reduce`, `sort`
• 91. مدیریت استثناها در الگوریتم‌های موازی
• 92. برداری‌سازی (Vectorization) و نقش آن در `par_unseq`
• 93. انتخاب سیاست اجرای مناسب
• 94. اشکال‌زدایی (Debugging) برنامه‌های چندنخی: چالش‌ها
• 95. استفاده از ابزارهای Thread Sanitizer برای یافتن Data Race
• 96. استفاده از ابزارهایی مانند Helgrind
• 97. پروفایل‌سازی (Profiling) و تحلیل عملکرد برنامه‌های همزمان
• 98. مفهوم اشتراک کاذب (False Sharing) و راه‌های جلوگیری از آن
• 99. اندازه‌گیری مقیاس‌پذیری (Scalability) و شناسایی گلوگاه‌ها
• 100. بهترین شیوه‌ها و اشتباهات رایج در برنامه‌نویسی همزمان

برنامه نویسی همزمان و چندنخی در C++: قدرت را آزاد کنید!

معرفی دوره

آیا می‌خواهید برنامه‌های C++ خود را سریع‌تر، کارآمدتر و پاسخگوتر کنید؟ آیا به دنبال راهی برای استفاده کامل از پتانسیل سخت‌افزاری سیستم خود هستید؟ دوره "برنامه نویسی همزمان و چندنخی (Concurrency & Multithreading) در C++" دقیقاً همان چیزی است که به آن نیاز دارید!

در دنیای امروز، با افزایش روزافزون هسته‌های پردازشی در کامپیوترها، برنامه نویسی همزمان و چندنخی به یک ضرورت تبدیل شده است. این تکنیک به شما امکان می‌دهد تا چندین کار را به طور همزمان اجرا کنید، که منجر به بهبود چشمگیر عملکرد برنامه‌های شما می‌شود. تصور کنید یک برنامه گرافیکی پیچیده که به جای اینکه کاربر را منتظر نگه دارد، تمام محاسبات را به صورت موازی انجام می‌دهد و تجربه کاربری فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهد. این قدرت برنامه نویسی همزمان است!

این دوره جامع، شما را از سطح مبتدی تا پیشرفته در دنیای برنامه نویسی همزمان و چندنخی در C++ هدایت می‌کند. با ما همراه شوید تا مهارت‌هایی را کسب کنید که شما را از سایر برنامه نویسان متمایز می‌کند و درهای جدیدی را به روی فرصت‌های شغلی هیجان‌انگیز باز می‌کند.

درباره دوره

این دوره، یک مسیر یادگیری ساختاریافته و عملی را برای تسلط بر مفاهیم و تکنیک‌های کلیدی برنامه نویسی همزمان و چندنخی در C++ ارائه می‌دهد. از درک پایه‌ای مفهوم threading گرفته تا مقابله با چالش‌های پیچیده مانند مدیریت race condition و deadlock، این دوره همه چیز را پوشش می‌دهد. با استفاده از مثال‌های عملی و پروژه‌های واقعی، شما می‌توانید دانش خود را به کار ببرید و مهارت‌های خود را به طور قابل توجهی ارتقا دهید.

موضوعات کلیدی

• مفاهیم پایه برنامه نویسی همزمان و چندنخی
• ایجاد و مدیریت Threadها در C++
• Mutexها و Lockها: حفاظت از داده‌ها
• Variableهای Condition: هماهنگی بین Threadها
• Async و Future: برنامه نویسی غیرهمزمان
• Promiseها و Packaged Taskها
• Pool Threadها و مدیریت منابع
• Race Condition و Deadlock: شناسایی و جلوگیری
• تکنیک‌های بهینه سازی برای برنامه‌های همزمان
• استفاده از کتابخانه‌های همزمانی مدرن C++

مخاطبان دوره

این دوره برای افراد زیر مناسب است:

• برنامه نویسان C++ که می‌خواهند مهارت‌های خود را ارتقا دهند.
• دانشجویان علوم کامپیوتر و مهندسی نرم افزار که به برنامه نویسی همزمان علاقه مند هستند.
• مهندسان نرم افزار که به دنبال بهبود عملکرد و کارایی برنامه‌های خود هستند.
• افرادی که می‌خواهند در زمینه‌هایی مانند بازی‌سازی، پردازش تصویر و هوش مصنوعی کار کنند.

چرا این دوره را بگذرانیم؟

گذراندن این دوره به شما کمک می‌کند:

• عملکرد برنامه‌های خود را به طور چشمگیری افزایش دهید: با استفاده از چندنخی، می‌توانید از تمام هسته‌های پردازشی سیستم خود استفاده کنید و برنامه‌هایی سریع‌تر و پاسخگوتر ایجاد کنید.
• مهارت‌های خود را به عنوان یک برنامه نویس C++ ارتقا دهید: برنامه نویسی همزمان یک مهارت بسیار ارزشمند در صنعت نرم افزار است و تسلط بر آن، شما را به یک دارایی ارزشمند برای هر تیمی تبدیل می‌کند.
• فرصت‌های شغلی جدیدی را کشف کنید: بسیاری از شرکت‌ها به دنبال برنامه نویسانی هستند که تجربه برنامه نویسی همزمان را داشته باشند. با گذراندن این دوره، شما می‌توانید به این فرصت‌ها دست یابید.
• برنامه‌های پیچیده‌تر و قدرتمندتری را طراحی و پیاده‌سازی کنید: با درک عمیق مفاهیم همزمانی، می‌توانید برنامه‌هایی را ایجاد کنید که قبلاً تصور آن را هم نمی‌کردید.
• از آخرین تکنولوژی‌های C++ استفاده کنید: این دوره، شما را با جدیدترین ویژگی‌های C++ در زمینه همزمانی آشنا می‌کند و به شما کمک می‌کند تا از مزایای آن‌ها بهره‌مند شوید.

سرفصل‌های دوره

دوره "برنامه نویسی همزمان و چندنخی (Concurrency & Multithreading) در C++" شامل بیش از 100 سرفصل جامع است که به طور کامل تمام جوانب این موضوع را پوشش می‌دهد. در زیر تنها به برخی از مهم‌ترین سرفصل‌ها اشاره می‌کنیم:

• مقدمه‌ای بر برنامه نویسی همزمان و چندنخی
• آشنایی با مفاهیم Process و Thread
• ایجاد Threadها با استفاده از std::thread
• پیوستن (Joining) و جدا کردن (Detaching) Threadها
• انتقال داده به Threadها
• استفاده از Mutexها برای حفاظت از داده‌ها
• Mutexهای Recursive و Timed
• Variableهای Condition: NotifyOne و NotifyAll
• مشکل Race Condition و راه حل‌های آن
• مشکل Deadlock و راه حل‌های آن
• Semaphoreها: مدیریت منابع محدود
• Barrierها: هماهنگی بین Threadها در نقاط خاص
• Futureها و Promiseها: برنامه نویسی غیرهمزمان
• Async: اجرای توابع به صورت غیرهمزمان
• Packaged Task: encapsulate کردن توابع برای اجرای غیرهمزمان
• Pool Threadها: مدیریت و استفاده مجدد از Threadها
• بهینه سازی برنامه‌های همزمان
• استفاده از Atomic Variables
• Memory Model در C++
• Lock-Free Programming
• استفاده از کتابخانه TBB (Threading Building Blocks)
• استفاده از کتابخانه Boost.Thread
• Debugging برنامه‌های همزمان
• تست برنامه‌های همزمان
• الگوهای طراحی برای برنامه نویسی همزمان
• مثال‌های عملی از برنامه‌های همزمان
• پروژه‌های عملی برای تمرین مهارت‌ها
• و ... (بیش از 70 سرفصل دیگر!)

همین حالا در این دوره ثبت نام کنید و قدرت برنامه نویسی همزمان و چندنخی در C++ را آزاد کنید! ثبت نام