Berbagi teknologi

Bahasa C: operasi konkurensi tingkat lanjut (utas)

2024-07-12

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

1. Konsep benang

Thread: Entitas dalam suatu proses dan unit dasar penjadwalan dan pengiriman CPU. Thread itu sendiri pada dasarnya tidak memiliki sumber daya sistem, hanya beberapa sumber daya yang penting untuk berjalan (seperti program counter, sekumpulan register, dan stack), namun dapat membagi seluruh sumber daya yang dimiliki proses dengan thread lain. yang termasuk dalam proses yang sama. Sebuah thread dapat membuat dan menghancurkan thread lain; beberapa thread dalam proses yang sama dapat dijalankan secara bersamaan. Utas menunjukkan perilaku terputus-putus selama operasi. (Di atas berasal dari "Tutorial Komputer Level 4 - Prinsip Sistem Operasi")

Ketika membahas thread, kita perlu membicarakan definisi proses: proses adalah program dengan fungsi independen tertentu. Proses adalah unit independen untuk alokasi sumber daya dan penjadwalan dalam sistem. (Di atas berasal dari "Tutorial Komputer Level 4 - Prinsip Sistem Operasi")

Definisi proses agak berbelit-belit. Mari kita lihat terdiri dari apa saja proses: program, data, dan blok kendali proses. Diantaranya, program berhubungan dengan "program dengan fungsi independen tertentu" dalam definisi proses. Namun, selain program itu sendiri, proses juga memerlukan data (yang dapat dipahami sebagai sumber daya) dan blok kontrol proses. Blok kontrol data dan proses adalah sumber daya penting ketika suatu program sedang berjalan. Program bergantung pada sumber daya ini untuk melakukan aktivitas terkait, yang kita sebut sebagai "proses".

Dua sifat dasar proses:

Suatu proses adalah unit independen yang dapat memiliki sumber daya;
Proses adalah unit dasar yang dapat dijadwalkan dan dikirim secara independen.
Ketika thread pertama kali dibuat, itu untuk memisahkan dua atribut proses di atas. Thread merupakan "unit dasar penjadwalan dan pengiriman CPU". Dengan cara ini, ada banyak thread dalam suatu proses, dan sistem operasi dapat menjadwalkannya dan mengirimkan thread ke lebih baik Hal ini dapat mewujudkan eksekusi proses paralel pada saat yang sama, thread dalam proses yang sama dapat berbagi semua sumber daya proses, yang dapat memenuhi akses sumber daya proses oleh thread berbeda dalam proses yang sama. Munculnya thread secara cerdik memisahkan dua atribut proses, memungkinkan proses menangani kebutuhan eksekusi paralel dengan lebih baik.

Thread adalah fungsi yang sedang berjalan. Thread POSIX adalah seperangkat standar, bukan seperangkat implementasi. Ada standar lain seperti: thread openmp.
Pengidentifikasi utas: pthread_t (Saya tidak tahu konten spesifiknya, setiap perusahaan menerapkannya secara berbeda, di Linux itu int)
Perintah px axm melihat proses dan thread - mewakili thread dalam suatu proses. px ax -L untuk melihat thread yang ringan.

int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2); Bandingkan nomor ID dari dua thread. Jika sama, bukan nol yang dikembalikan; jika berbeda, 0 dikembalikan.
pthread_t pthread_self(void); Dapatkan ID thread dari thread saat ini

2. Pembuatan utas

int pthread_create(pthread_t *utas, const pthread_attr_t *attr,
batal *(*rutin_mulai) (void *), batal *arg);
Penjadwalan thread bergantung pada strategi penjadwal.

buat1.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <pthread.h>
  4. #include <string.h>
  5. void* myfunc(void *p)
  6. {
  7. puts("Thread is run!");
  8. printf("thread %ld n",pthread_self());
  9. return NULL;
  10. }
  11. int main()
  12. {
  13. puts("Begin!");
  14. pthread_t tid;
  15. int ret;
  16. ret = pthread_create(&tid,NULL,myfunc ,NULL);
  17. if(ret)
  18. {
  19. fprintf(stderr,"%s n",strerror(ret));
  20. exit(1);
  21. }
  22. printf("main %ld n",pthread_self());
  23. puts("End!");
  24. }

Pengakhiran utas

1. Thread kembali dari rutinitas startup, dan nilai yang dikembalikan adalah kode keluar dari thread.
2. Thread dapat dibatalkan oleh thread lain dalam proses yang sama.
3. Thread memanggil fungsi pthread_exit(). batal pthread_exit(batal *retval);

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); Ini setara dengan menunggu proses dan digunakan untuk mengumpulkan mayat.

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <pthread.h>
  4. #include <string.h>
  5. void* myfunc(void *p)
  6. {
  7. puts("Thread is run!");
  8. pthread_exit(NULL);//线程专用清理函数。
  9. // return NULL;
  10. }
  11. int main()
  12. {
  13. puts("Begin!");
  14. pthread_t tid;
  15. int ret;
  16. ret = pthread_create(&tid,NULL,myfunc ,NULL);
  17. if(ret)
  18. {
  19. fprintf(stderr,"%s n",strerror(ret));
  20. exit(1);
  21. }
  22. pthread_join(tid,NULL); //收尸
  23. puts("End!");
  24. }

pembersihan tumpukan

pthread_cleanup_push(); //Setara dengan atexit
pthread_cleanup_pop(); //Setara dengan mengambil data secara aktif.

void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), adalah implementasi makro, gcc -E untuk melihat preprocessing
batal *arg);
void pthread_cleanup_pop(int mengeksekusi); //Pilih apakah akan memanggil.Harus tampil berpasangan, diimplementasikan dengan makro

pembersihan.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <pthread.h>
  4. #include <string.h>
  5. void cleanup_fun(void*p)
  6. {
  7. puts(p);
  8. }
  9. void* myfunc(void *p)
  10. {
  11. puts("Thread is run!");
  12. pthread_cleanup_push(cleanup_fun,"cleanup:1");
  13. pthread_cleanup_push(cleanup_fun,"cleanup:2");
  14. pthread_cleanup_push(cleanup_fun,"cleanup:3");
  15. puts("push over!");
  16. pthread_exit(NULL);//线程专用清理函数。
  17. // return NULL;
  18. pthread_cleanup_pop(1) //线程退出后,全部都会调用;
  19. pthread_cleanup_pop(0);
  20. pthread_cleanup_pop(1);
  21. }
  22. int main()
  23. {
  24. puts("Begin!");
  25. pthread_t tid;
  26. int ret;
  27. ret = pthread_create(&tid,NULL,myfunc ,NULL);
  28. if(ret)
  29. {
  30. fprintf(stderr,"%s n",strerror(ret));
  31. exit(1);
  32. }
  33. pthread_join(tid,NULL); //收尸
  34. puts("End!");
  35. }

Batalkan opsi untuk rangkaian pesan

Jika thread yang sedang berjalan ingin mengambil jenazah, maka thread tersebut harus membatalkan (pthread_cancel) terlebih dahulu, lalu mengambil jenazah (pthread_join).

Pembatalan thread: int pthread_cancel(pthread_t thread);
Pembatalan memiliki dua status: diperbolehkan dan tidak diperbolehkan.
Pembatalan tidak diperbolehkan: eksekusi kode tetap tidak terpengaruh.
Pembatalan yang diperbolehkan dibagi menjadi: pembatalan asinkron, dan pembatalan tertunda (default) -&gt; respons tertunda hingga titik pembatalan.
Titik pembatalan: Titik pembatalan yang ditentukan oleh Posix adalah panggilan sistem yang dapat menyebabkan kemacetan.
pthread_setcancelstate: Status pembatalan dapat diatur.
pthread_setcanceltype: Anda dapat mengatur metode pembatalan.
pthread_testcancel: Fungsi ini tidak melakukan apa pun, hanya membatalkan intinya.

Pelepasan utas: int pthread_detach(utas pthread_t);

Fungsi inisialisasi tunggal modul dinamis: int pthread_once(pthread_once_t *once_control,
batal (*init_routine)(void));
pthread_once_t sekali_kontrol = PTHREAD_ONCE_INIT;
 

Contoh 1
  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define LEFT 30000000
  7. #define RIGHT 30000200
  8. #define THRNUM (RIGHT-LEFT+1)
  9. void* thr_prime(void*p);
  10. int main()
  11. {
  12. pthread_t tid[THRNUM];
  13. int i,j,mark;
  14. int err;
  15. for(i =LEFT;i<=RIGHT;i++)
  16. {
  17. err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,&i);
  18. if(err)
  19. {
  20. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  21. }
  22. }
  23. for(i=LEFT;i<=RIGHT;i++)
  24. {
  25. pthread_join(tid[i-LEFT],NULL);
  26. }
  27. return 0;
  28. }
  29. void* thr_prime(void*p)
  30. {
  31. int i,j,mark;
  32. i = *(int*)p;
  33. mark = 1;
  34. for(j=2;j<i/2;j++)
  35. {
  36. if(i%j ==0)
  37. {
  38. mark = 0;
  39. break;
  40. }
  41. }
  42. if(mark)
  43. printf("%d is a primer n",i);
  44. pthread_exit(NULL);
  45. return NULL;
  46. }

Akan ada persaingan ketika kode di atas dijalankan. Karena parameter diteruskan berdasarkan alamat, data perlu diambil dengan *, dan tidak ada jaminan apakah thread sebelumnya telah melakukan operasi tersebut. Metode paling sederhana adalah dengan menggunakan penerusan nilai.

primer0.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define LEFT 30000000
  7. #define RIGHT 30000200
  8. #define THRNUM (RIGHT-LEFT+1)
  9. void* thr_prime(void*p);
  10. int main()
  11. {
  12. pthread_t tid[THRNUM];
  13. int i,j,mark;
  14. int err;
  15. for(i =LEFT;i<=RIGHT;i++)
  16. {
  17. err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,(void *)i);
  18. // err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,&i);
  19. if(err)
  20. {
  21. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  22. }
  23. }
  24. for(i=LEFT;i<=RIGHT;i++)
  25. {
  26. pthread_join(tid[i-LEFT],NULL);
  27. }
  28. return 0;
  29. }
  30. void* thr_prime(void*p)
  31. {
  32. int i,j,mark;
  33. i = (int)p;
  34. // i = *(int*)p;
  35. mark = 1;
  36. for(j=2;j<i/2;j++)
  37. {
  38. if(i%j ==0)
  39. {
  40. mark = 0;
  41. break;
  42. }
  43. }
  44. if(mark)
  45. printf("%d is a primer n",i);
  46. pthread_exit(NULL);
  47. return NULL;
  48. }

primer0_e.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define LEFT 30000000
  7. #define RIGHT 30000200
  8. #define THRNUM (RIGHT-LEFT+1)
  9. struct thr_arg_st
  10. {
  11. int n;
  12. };
  13. void* thr_prime(void*p);
  14. int main()
  15. {
  16. pthread_t tid[THRNUM];
  17. int i,j,mark;
  18. int err;
  19. struct thr_arg_st* p;
  20. void *ptr;
  21. for(i =LEFT;i<=RIGHT;i++)
  22. {
  23. p = malloc(sizeof(*p));
  24. if(p ==NULL)
  25. {
  26. perror("malloc");
  27. exit(1);
  28. }
  29. p->n = i;
  30. err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,p); // p就是结构体指针就是n的地址
  31. // err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,&i);
  32. if(err)
  33. {
  34. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  35. }
  36. //free 不能在这里free,必须取走数据在free
  37. }
  38. for(i=LEFT;i<=RIGHT;i++)
  39. {
  40. pthread_join(tid[i-LEFT],&ptr);// 收尸并且接受返回参数。
  41. free(ptr);
  42. }
  43. return 0;
  44. }
  45. void* thr_prime(void*p)
  46. {
  47. int i,j,mark;
  48. i = ((struct thr_arg_st*)p)->n;
  49. mark = 1;
  50. for(j=2;j<i/2;j++)
  51. {
  52. if(i%j ==0)
  53. {
  54. mark = 0;
  55. break;
  56. }
  57. }
  58. if(mark)
  59. printf("%d is a primer n",i);
  60. pthread_exit(p); //返回值返回p
  61. return NULL;
  62. }
Contoh 2

tambahkan.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define FILENAME "/tmp/out"
  7. #define THRNUM (20)
  8. void* thr_add(void*p);
  9. int main()
  10. {
  11. pthread_t tid[THRNUM];
  12. int i,j,mark;
  13. int err;
  14. for(i =0;i<=THRNUM;i++)
  15. {
  16. err= pthread_create(tid+(i),NULL,thr_add,NULL);
  17. if(err)
  18. {
  19. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  20. }
  21. }
  22. for(i=0;i<=THRNUM;i++)
  23. {
  24. pthread_join(tid[i],NULL);
  25. }
  26. return 0;
  27. }
  28. void* thr_add(void*p)
  29. {
  30. FILE*fp;
  31. char line_buf[1024];
  32. int len_size = 1024;
  33. fp = fopen(FILENAME,"r+");
  34. fgets(line_buf,len_size,fp);
  35. fseek(fp,0,SEEK_SET);
  36. fprintf(fp,"%d n",atoi(line_buf)+1);
  37. fclose(fp);
  38. pthread_exit(NULL);
  39. return NULL;
  40. }

Persaingan dan konflik dapat terjadi ketika dua puluh thread membaca dan menulis data dalam sebuah file pada saat yang bersamaan. Sebelum satu thread menulis, thread lain membaca data terakhir.

mytbf.c
  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <error.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #include <sys/types.h>
  7. #include <sys/stat.h>
  8. #include <fcntl.h>
  9. #include <errno.h>
  10. #include <signal.h>
  11. #include <pthread.h>
  12. #include "mytbf.h"
  13. struct mytbf_st
  14. {
  15. int cps;
  16. int burst;
  17. int token;
  18. int pos;
  19. pthread_mutex_t mut;
  20. };
  21. static pthread_mutex_t mut_job = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  22. static pthread_t tid_alrm;
  23. pthread_once_t init_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
  24. static struct mytbf_st* job[MYTBF_MAX];
  25. typedef void (*sighandler_t)(int);
  26. static int get_free_pos_unlocked(void)
  27. {
  28. for(int i=0;i< MYTBF_MAX;i++)
  29. {
  30. if(job[i]==NULL)
  31. return i;
  32. }
  33. return -1;
  34. }
  35. static void* thr_alrm(void*p)
  36. {
  37. while(1)
  38. {
  39. pthread_mutex_lock(&mut_job);
  40. for(int i=0;i<MYTBF_MAX;i++)
  41. {
  42. if(job[i] != NULL)
  43. {
  44. pthread_mutex_lock(&job[i]->mut);
  45. job[i]->token += job[i]->cps;
  46. if(job[i]->token >job[i]->burst )
  47. {
  48. job[i]->token = job[i]->burst;
  49. }
  50. pthread_mutex_unlock(&job[i]->mut);
  51. }
  52. }
  53. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  54. sleep(1);
  55. }
  56. return NULL;
  57. }
  58. static void module_unload()
  59. {
  60. pthread_cancel(tid_alrm);
  61. pthread_join(tid_alrm,NULL);
  62. //只能一个人掉,二个人调用容易出差
  63. for(int i=0;i<MYTBF_MAX;i++)
  64. {
  65. if(job[i]!=NULL)
  66. {
  67. mytbf_destroy(job[i]);
  68. }
  69. }
  70. pthread_mutex_destroy(&mut_job);
  71. }
  72. static void module_load()
  73. {
  74. int err;
  75. err = pthread_create(&tid_alrm,NULL,thr_alrm,NULL);
  76. if(err)
  77. {
  78. fprintf(stderr,"create errorn");
  79. exit(1);
  80. }
  81. atexit(module_unload);
  82. }
  83. mytbf_t* mytbf_init(int cps ,int burst) //C语言中,void*可以赋值给任何类型的指针,任何类型的指针也都可以赋值给void*
  84. {
  85. struct mytbf_st*me;
  86. int pos;
  87. pthread_once(&init_once,module_load); //只初始化一次
  88. me = malloc(sizeof(*me));
  89. if(me == NULL)
  90. return NULL;
  91. me->cps = cps;
  92. me->burst = burst;
  93. me->token = 0;
  94. pthread_mutex_init(&me->mut,NULL);
  95. pthread_mutex_lock(&mut_job);
  96. pos = get_free_pos_unlocked();
  97. if(pos < 0)
  98. {
  99. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  100. free(me);
  101. return NULL;
  102. }
  103. me->pos = pos;
  104. job[pos] = me;
  105. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  106. return me;
  107. }
  108. int mytbf_fetchtoken(mytbf_t*ptr,int size) //获取token
  109. {
  110. if(size <= 0)
  111. return -EINVAL; //参数非法
  112. struct mytbf_st*me = ptr;
  113. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  114. while(me->token <= 0 ) //token为空就等待
  115. {
  116. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  117. sched_yield();
  118. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  119. }
  120. int n = (me->token>size?size:me->token);
  121. me->token -= n;
  122. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  123. return n;
  124. }
  125. int mytbf_returntoken(mytbf_t*ptr,int size) //返还token
  126. {
  127. if(size<=0)
  128. return -EINVAL;
  129. struct mytbf_st*me = ptr;
  130. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  131. me->token+= size;
  132. if(me->token > me->burst)
  133. me->token = me->burst;
  134. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  135. return size;
  136. }
  137. int mytbf_destroy(mytbf_t*ptr)
  138. {
  139. struct mytbf_st *me;
  140. me = ptr;
  141. pthread_mutex_lock(&mut_job);
  142. job[me->pos] = NULL;
  143. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  144. pthread_mutex_destroy(&me->mut);
  145. free(ptr);
  146. return 0;
  147. }

3. Sinkronisasi utas

mutex

Ini setara dengan kunci dan harus dibuka kuncinya sebelum dapat dioperasikan. (metode kueri)
Jika man pthread_mutex_init melaporkan kesalahan, silakan instal dependensinya:
sudo apt-get install halaman manual-posix halaman manual-posix-dev

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); //Hancurkan kuncinya
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *batasi mutex,
const pthread_mutexattr_t *membatasi attr);
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; inisialisasi statis

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); //kunci
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);//Coba mengunci, jika tidak, lanjutkan eksekusi
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);//Terjemahan

tambahkan.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define FILENAME "/tmp/out"
  7. #define THRNUM (20)
  8. pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  9. void* thr_add(void*p);
  10. int main()
  11. {
  12. pthread_t tid[THRNUM];
  13. int i,j,mark;
  14. int err;
  15. for(i =0;i<THRNUM;i++)
  16. {
  17. err= pthread_create(tid+(i),NULL,thr_add,NULL);
  18. if(err)
  19. {
  20. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  21. }
  22. }
  23. for(i=0;i<THRNUM;i++)
  24. {
  25. pthread_join(tid[i],NULL);
  26. }
  27. pthread_mutex_destroy(&mut);
  28. return 0;
  29. }
  30. void* thr_add(void*p)
  31. {
  32. FILE*fp;
  33. char line_buf[1024];
  34. int len_size = 1024;
  35. pthread_mutex_lock(&mut);
  36. fp = fopen(FILENAME,"r+");
  37. fgets(line_buf,len_size,fp);
  38. fseek(fp,0,SEEK_SET);
  39. fprintf(fp,"%d n",atoi(line_buf)+1);
  40. fclose(fp);
  41. pthread_mutex_unlock(&mut);
  42. pthread_exit(NULL);
  43. return NULL;
  44. }

abcd.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define FILENAME "/tmp/out"
  7. #define THRNUM (4)
  8. pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  9. void* thr_abcd(void*p);
  10. int main()
  11. {
  12. pthread_t tid[THRNUM];
  13. int i,j,mark;
  14. int err;
  15. for(i =0;i<THRNUM;i++)
  16. {
  17. err= pthread_create(tid+(i),NULL,thr_abcd,(void*)i);
  18. if(err)
  19. {
  20. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  21. }
  22. }
  23. alarm(2);
  24. for(i=0;i<THRNUM;i++)
  25. {
  26. pthread_join(tid[i],NULL);
  27. }
  28. pthread_mutex_destroy(&mut);
  29. return 0;
  30. }
  31. void* thr_abcd(void*p)
  32. {
  33. int c = 'a'+ (int)p;
  34. while(1)
  35. {
  36. write(1,&c,1);
  37. }
  38. pthread_exit(NULL);
  39. return NULL;
  40. }

abcd.c
Gunakan rantai untuk mengunci dan membuka kunci.

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define FILENAME "/tmp/out"
  7. #define THRNUM (4)
  8. pthread_mutex_t mut[THRNUM];
  9. void* thr_abcd(void*p);
  10. int main()
  11. {
  12. pthread_t tid[THRNUM];
  13. int i,j,mark;
  14. int err;
  15. for(i =0;i<THRNUM;i++)
  16. {
  17. pthread_mutex_init(mut+i,NULL); //初始化四个锁
  18. pthread_mutex_lock(mut+i);
  19. err= pthread_create(tid+(i),NULL,thr_abcd,(void*)i);
  20. if(err)
  21. {
  22. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  23. }
  24. }
  25. pthread_mutex_unlock(mut+0);
  26. alarm(2);
  27. for(i=0;i<THRNUM;i++)
  28. {
  29. pthread_join(tid[i],NULL);
  30. }
  31. pthread_mutex_destroy(&mut);
  32. return 0;
  33. }
  34. int next(int n)
  35. {
  36. if(n +1 ==THRNUM)
  37. return 0;
  38. return n+1;
  39. }
  40. void* thr_abcd(void*p)
  41. {
  42. int c = 'a'+ (int)p;
  43. int n = (int)p;
  44. while(1)
  45. {
  46. pthread_mutex_lock(mut+n);
  47. write(1,&c,1);
  48. pthread_mutex_unlock(mut+next(n) );
  49. }
  50. pthread_exit(NULL);
  51. return NULL;
  52. }

Algoritma pool mengimplementasikan perhitungan bilangan prima (metode query)

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define LEFT 30000000
  7. #define RIGHT 30000200
  8. #define THRNUM (RIGHT-LEFT+1)
  9. void* thr_prime(void*p);
  10. int main()
  11. {
  12. pthread_t tid[THRNUM];
  13. int i,j,mark;
  14. int err;
  15. for(i =LEFT;i<=RIGHT;i++)
  16. {
  17. err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,(void *)i);
  18. // err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,&i);
  19. if(err)
  20. {
  21. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  22. }
  23. }
  24. for(i=LEFT;i<=RIGHT;i++)
  25. {
  26. pthread_join(tid[i-LEFT],NULL);
  27. }
  28. return 0;
  29. }
  30. void* thr_prime(void*p)
  31. {
  32. int i,j,mark;
  33. i = (int)p;
  34. // i = *(int*)p;
  35. mark = 1;
  36. for(j=2;j<i/2;j++)
  37. {
  38. if(i%j ==0)
  39. {
  40. mark = 0;
  41. break;
  42. }
  43. }
  44. if(mark)
  45. printf("%d is a primer n",i);
  46. pthread_exit(NULL);
  47. return NULL;
  48. }

variabel kondisi

Undang-Undang Pemberitahuan untuk komunikasi.

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *kondisi);
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *batasi kondisi,
const pthread_condattr_t *batasi attr);
pthread_cond_t kondisi = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //Bangun semua menunggu
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);//Bangun menunggu apa pun
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *batasi cond, //batas waktu tunggu
pthread_mutex_t *batasi mutex,
const struct timespec *batas abstime);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *batasi kondisi, // tunggu
pthread_mutex_t *batasi mutex);

mytbf.c (metode notifikasi)

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <error.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #include <sys/types.h>
  7. #include <sys/stat.h>
  8. #include <fcntl.h>
  9. #include <errno.h>
  10. #include <signal.h>
  11. #include <pthread.h>
  12. #include "mytbf.h"
  13. struct mytbf_st
  14. {
  15. int cps;
  16. int burst;
  17. int token;
  18. int pos;
  19. pthread_mutex_t mut;
  20. pthread_cond_t cond;
  21. };
  22. static pthread_mutex_t mut_job = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  23. static pthread_t tid_alrm;
  24. pthread_once_t init_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
  25. static struct mytbf_st* job[MYTBF_MAX];
  26. typedef void (*sighandler_t)(int);
  27. static int get_free_pos_unlocked(void)
  28. {
  29. for(int i=0;i< MYTBF_MAX;i++)
  30. {
  31. if(job[i]==NULL)
  32. return i;
  33. }
  34. return -1;
  35. }
  36. static void* thr_alrm(void*p)
  37. {
  38. while(1)
  39. {
  40. pthread_mutex_lock(&mut_job);
  41. for(int i=0;i<MYTBF_MAX;i++)
  42. {
  43. if(job[i] != NULL)
  44. {
  45. pthread_mutex_lock(&job[i]->mut);
  46. job[i]->token += job[i]->cps;
  47. if(job[i]->token >job[i]->burst )
  48. {
  49. job[i]->token = job[i]->burst;
  50. }
  51. pthread_cond_broadcast(&job[i]->cond);
  52. pthread_mutex_unlock(&job[i]->mut);
  53. }
  54. }
  55. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  56. sleep(1);
  57. }
  58. return NULL;
  59. }
  60. static void module_unload()
  61. {
  62. pthread_cancel(tid_alrm);
  63. pthread_join(tid_alrm,NULL);
  64. //只能一个人掉,二个人调用容易出差
  65. for(int i=0;i<MYTBF_MAX;i++)
  66. {
  67. if(job[i]!=NULL)
  68. {
  69. mytbf_destroy(job[i]);
  70. }
  71. }
  72. pthread_mutex_destroy(&mut_job);
  73. }
  74. static void module_load()
  75. {
  76. int err;
  77. err = pthread_create(&tid_alrm,NULL,thr_alrm,NULL);
  78. if(err)
  79. {
  80. fprintf(stderr,"create errorn");
  81. exit(1);
  82. }
  83. atexit(module_unload);
  84. }
  85. mytbf_t* mytbf_init(int cps ,int burst) //C语言中,void*可以赋值给任何类型的指针,任何类型的指针也都可以赋值给void*
  86. {
  87. struct mytbf_st*me;
  88. int pos;
  89. pthread_once(&init_once,module_load); //只初始化一次
  90. me = malloc(sizeof(*me));
  91. if(me == NULL)
  92. return NULL;
  93. me->cps = cps;
  94. me->burst = burst;
  95. me->token = 0;
  96. pthread_mutex_init(&me->mut,NULL);
  97. pthread_cond_init(&me->cond,NULL);
  98. pthread_mutex_lock(&mut_job);
  99. pos = get_free_pos_unlocked();
  100. if(pos < 0)
  101. {
  102. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  103. free(me);
  104. return NULL;
  105. }
  106. me->pos = pos;
  107. job[pos] = me;
  108. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  109. return me;
  110. }
  111. int mytbf_fetchtoken(mytbf_t*ptr,int size) //获取token
  112. {
  113. if(size <= 0)
  114. return -EINVAL; //参数非法
  115. struct mytbf_st*me = ptr;
  116. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  117. while(me->token <= 0 ) //token为空就等待
  118. {
  119. pthread_cond_wait(&me->cond,&me->mut); //解锁等待,等待conad_broadcast和conad_signal的到来
  120. /*
  121. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  122. sched_yield();
  123. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  124. */
  125. }
  126. int n = (me->token>size?size:me->token);
  127. me->token -= n;
  128. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  129. return n;
  130. }
  131. int mytbf_returntoken(mytbf_t*ptr,int size) //返还token
  132. {
  133. if(size<=0)
  134. return -EINVAL;
  135. struct mytbf_st*me = ptr;
  136. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  137. me->token+= size;
  138. if(me->token > me->burst)
  139. me->token = me->burst;
  140. pthread_cond_broadcast(&me->cond);
  141. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  142. return size;
  143. }
  144. int mytbf_destroy(mytbf_t*ptr)
  145. {
  146. struct mytbf_st *me;
  147. me = ptr;
  148. pthread_mutex_lock(&mut_job);
  149. job[me->pos] = NULL;
  150. pthread_mutex_unlock(&mut_job);
  151. pthread_mutex_destroy(&me->mut);
  152. pthread_cond_destroy(&me->cond);
  153. free(ptr);
  154. return 0;
  155. }

primer0_pool.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #include <sched.h>
  7. #define LEFT 30000000
  8. #define RIGHT 30000200
  9. #define THRNUM (4)
  10. static int num = 0;
  11. static pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  12. static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
  13. void* thr_prime(void*p);
  14. int main()
  15. {
  16. pthread_t tid[THRNUM];
  17. int i,j,mark;
  18. int err;
  19. for(i =0;i<=THRNUM;i++)
  20. {
  21. err= pthread_create(tid+(i),NULL,thr_prime,(void *)i);
  22. if(err)
  23. {
  24. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  25. }
  26. }
  27. //下发任务
  28. for(i=LEFT;i<RIGHT;i++)
  29. {
  30. pthread_mutex_lock(&mut);
  31. while(num !=0) //不是0就需要等待任务被取走
  32. {
  33. pthread_cond_wait(&cond,&mut);
  34. }
  35. num = i; //下发任务
  36. pthread_cond_signal(&cond); //下游叫醒任意一个
  37. pthread_mutex_unlock(&mut);
  38. }
  39. pthread_mutex_lock(&mut);
  40. while(num!= 0)
  41. {
  42. pthread_mutex_unlock(&mut);
  43. sched_yield(); //出让调度器给别的线程
  44. }
  45. num = -1; //用于线程退出
  46. pthread_cond_broadcast(&cond);
  47. pthread_mutex_unlock(&mut);
  48. for(i=0;i<=THRNUM;i++)
  49. {
  50. pthread_join(tid[i],NULL);
  51. }
  52. pthread_mutex_destroy(&mut);
  53. pthread_cond_destroy(&cond);
  54. return 0;
  55. }
  56. void* thr_prime(void*p)
  57. {
  58. int i,j,mark;
  59. while(1)
  60. {
  61. pthread_mutex_lock(&mut);
  62. while(num == 0)
  63. {
  64. pthread_cond_wait(&cond,&mut);
  65. }
  66. if(num == -1)
  67. {
  68. pthread_mutex_unlock(&mut); //走到这里必须要解锁。
  69. break;
  70. }
  71. i= num;
  72. num = 0;
  73. pthread_cond_broadcast(&cond);
  74. pthread_mutex_unlock(&mut);
  75. mark = 1;
  76. for(j=2;j<i/2;j++)
  77. {
  78. if(i%j ==0)
  79. {
  80. mark = 0;
  81. break;
  82. }
  83. }
  84. if(mark)
  85. printf("[%d]%d is a primer n",(int)p,i);
  86. }
  87. pthread_exit(NULL);
  88. return NULL;
  89. }

kondisi abcd.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #define FILENAME "/tmp/out"
  7. #define THRNUM (4)
  8. pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  9. pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
  10. int num;
  11. void* thr_abcd(void*p);
  12. int main()
  13. {
  14. pthread_t tid[THRNUM];
  15. int i,j,mark;
  16. int err;
  17. for(i =0;i<THRNUM;i++)
  18. {
  19. err= pthread_create(tid+(i),NULL,thr_abcd,(void*)i);
  20. if(err)
  21. {
  22. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  23. }
  24. }
  25. alarm(2);
  26. for(i=0;i<THRNUM;i++)
  27. {
  28. pthread_join(tid[i],NULL);
  29. }
  30. pthread_cond_destroy(&cond);
  31. pthread_mutex_destroy(&mut);
  32. return 0;
  33. }
  34. int next(int n)
  35. {
  36. if(n +1 ==THRNUM)
  37. return 0;
  38. return n+1;
  39. }
  40. void* thr_abcd(void*p)
  41. {
  42. int c = 'a'+ (int)p;
  43. int n = (int)p;
  44. while(1)
  45. {
  46. pthread_mutex_lock(&mut);
  47. while(num != n)
  48. {
  49. pthread_cond_wait(&cond,&mut);
  50. }
  51. write(1,&c,1);
  52. num = next(num);
  53. pthread_cond_broadcast(&cond);
  54. pthread_mutex_unlock(&mut );
  55. }
  56. pthread_exit(NULL);
  57. return NULL;
  58. }

sinyal

Mutex bertipe bool, dan semaphore bertipe int. Mutex akan berkurang sendirinya saat digunakan.

sayasem.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <pthread.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <unistd.h>
  6. #include "mysem.h"
  7. struct mysem_st
  8. {
  9. int value;
  10. pthread_mutex_t mut;
  11. pthread_cond_t cond;
  12. };
  13. mysem_t* mysem_init(int initval)
  14. {
  15. struct mysem_st*me;
  16. me = malloc(sizeof(*me));
  17. if(me==NULL)
  18. return NULL;
  19. me->value = initval;
  20. pthread_mutex_init(&me->mut,NULL);
  21. pthread_cond_init(&me->cond,NULL);
  22. return me;
  23. }
  24. int mysem_add(mysem_t*ptr ,int n)
  25. {
  26. struct mysem_st*me = ptr;
  27. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  28. me->value+= n;
  29. pthread_cond_broadcast(&me->cond);
  30. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  31. return n;
  32. }
  33. int mysem_sub(mysem_t*ptr ,int n )
  34. {
  35. struct mysem_st*me = ptr;
  36. pthread_mutex_lock(&me->mut);
  37. while(me->value <n)
  38. {
  39. pthread_cond_wait(&me->cond,&me->mut);
  40. }
  41. me->value -=n;
  42. pthread_mutex_unlock(&me->mut);
  43. return n;
  44. }
  45. void mysem_destroy(mysem_t*ptr)
  46. {
  47. struct mysem_st*me = ptr;
  48. pthread_mutex_destroy(&me->mut);
  49. pthread_cond_destroy(&me->cond);
  50. free(me);
  51. }

sayasem.h

  1. #ifndef MYSEM_H
  2. #define MYSEM_H
  3. typedef void mysem_t;
  4. mysem_t* mysem_init(int initval);
  5. int mysem_add(mysem_t*,int);
  6. int mysem_sub(mysem_t*,int);
  7. void mysem_destroy(mysem_t*);
  8. #endif

utama.c

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <unistd.h>
  4. #include <string.h>
  5. #include <pthread.h>
  6. #include "mysem.h"
  7. #define LEFT 30000000
  8. #define RIGHT 30000200
  9. #define THRNUM (RIGHT-LEFT+1)
  10. #define N 4
  11. static mysem_t* sem;
  12. void* thr_prime(void*p);
  13. int main()
  14. {
  15. pthread_t tid[THRNUM];
  16. int i,j,mark;
  17. int err;
  18. sem = mysem_init(N);
  19. if(sem ==NULL)
  20. {
  21. fprintf(stderr,"mysem_init n");
  22. exit(1);
  23. }
  24. for(i =LEFT;i<=RIGHT;i++)
  25. {
  26. mysem_sub(sem,1);
  27. err= pthread_create(tid+(i-LEFT),NULL,thr_prime,(void *)i);
  28. if(err)
  29. {
  30. fprintf(stderr,"pthread_create():%sn",strerror(err));
  31. }
  32. }
  33. for(i=LEFT;i<=RIGHT;i++)
  34. {
  35. pthread_join(tid[i-LEFT],NULL);
  36. }
  37. mysem_destroy(sem);
  38. return 0;
  39. }
  40. void* thr_prime(void*p)
  41. {
  42. int i,j,mark;
  43. i = (int)p;
  44. // i = *(int*)p;
  45. mark = 1;
  46. for(j=2;j<i/2;j++)
  47. {
  48. if(i%j ==0)
  49. {
  50. mark = 0;
  51. break;
  52. }
  53. }
  54. if(mark)
  55. printf("%d is a primer n",i);
  56. sleep(5); //ps ax -L 可以观察到对线程进行了限制,只创建了四个线程
  57. mysem_add(sem,1);
  58. pthread_exit(NULL);
  59. return NULL;
  60. }

membuat berkas

  1. all:mysem
  2. CFLAGS+=-g -Wall -pthread
  3. LDFLAGS+= -pthread
  4. mysem:main.o mysem.o
  5. gcc $^ $(CFLAGS) $(LDFLAGS) -o $@
  6. clean:
  7. rm -rf *.o mysem

kunci baca-tulis

Penggunaan mutex dan semaphore secara komprehensif. Terbagi menjadi kunci baca (semaphore) dan kunci tulis (mutex). Umumnya, batas atas harus ditetapkan untuk membaca dan menulis.

Hal ini diperlukan untuk mencegah penulis dari kelaparan sampai mati.

4. Atribut terkait thread

Parameter kedua dari pthread_create adalah atribut thread.

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

Jumlah maksimum thread yang dibuat oleh program pengujian. ()

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <pthread.h>
  4. void* func(void)
  5. {
  6. int i;
  7. // printf("%pn",&i);
  8. pthread_exit(NULL);
  9. return NULL;
  10. }
  11. int main()
  12. {
  13. int err;
  14. pthread_t tid;
  15. pthread_attr_t attr;
  16. pthread_attr_init(&attr);
  17. pthread_attr_setstacksize(&attr,1024*1024); //1mb
  18. int i = 0;
  19. for(;;i++)
  20. {
  21. err = pthread_create(&tid,&attr,func,NULL);
  22. if(err)
  23. {
  24. fprintf(stderr,"create errn");
  25. break;
  26. }
  27. }
  28. printf("max = %d n",i);
  29. pthread_attr_destroy(&attr);
  30. return 0;
  31. }

Properti sinkronisasi utas

Properti mutex:

int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr);
Lihat pthread_mutexattr_destroy().
int pthread_mutexattr_getpshared(const pthread_mutexattr_t *attr, //bekerja di seluruh proses
int *pshared);
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr,
int pshared);

//Buat proses anak yang dapat membagikan array deskriptor file. Anda juga dapat memilih untuk tidak membagikannya. Tidak ada perbedaan antara proses dan thread di Linux
int klon(int (*fn)(void *), void *tumpukan, int bendera, void *arg, ...
/* pid_t *tid_induk, void *tls, pid_t *tid_anak */ );
int pthread_mutexattr_gettype(const pthread_mutexattr_t *batasi attr,
int *batasan tipe);
int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr, int tipe);

Properti variabel kondisi:
int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *attr);
int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *attr);
Properti kunci baca-tulis:

5. Masuk kembali

Fungsi reentrant hanyalah sebuah fungsi yang dapat diinterupsi. Artinya, Anda dapat menginterupsi fungsi ini kapan saja selama eksekusinya dan mentransfer ke penjadwalan OS untuk mengeksekusi bagian kode lain tanpa kesalahan apa pun saat mengembalikan kontrol fungsi menggunakan beberapa sumber daya sistem, seperti area variabel global, tabel vektor interupsi, dll., sehingga jika terganggu, masalah mungkin terjadi.

IO dalam multithreading. Fungsi tidak terkunci diakhiri dengan (fungsi non-reentrant, konkurensi multi-thread tidak didukung). man putc_unlocked, lihat operasi IO yang tidak didukung.

Utas dan sinyal

int pthread_sigmask(int bagaimana, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);
int pthread_kill(pthread_t benang, int sig);

standar utas openmp

Lihat situs web resmi: www.OpenMp.org

Tag sintaksis Openmp didukung setelah gcc4.0.Berapa banyak konkurensi yang dapat dicapai hanya dengan beberapa CPU?

halo.c

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. int main()
  4. {
  5. #pragma omp parallel //实现并发
  6. {
  7. puts("Hello ");
  8. puts(" World");
  9. }
  10. return 0;
  11. }

membuat berkas

CFLAGS += -Wall -fopenmp

Kompilasi make hello dan jalankan.

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #include <omp.h>
  4. int main()
  5. {
  6. #pragma omp parallel sections
  7. {
  8. #pragma omp section
  9. printf("[%d:]Hello n",omp_get_thread_num() );
  10. #pragma omp section
  11. printf("[%d:]World n",omp_get_thread_num() );
  12. }
  13. return 0;
  14. }