?說到多進程和多線程，我就想起了《The art of Multiprocessor Programming》中的第一章的例子（我就看了第一章）

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On the first day of your new job, your boss asks you to find all primes between?1 and 10^10(never mind why), using a parallel machine that supports ten concurrent?threads. This machine is rented by the minute, so the longer your program?takes, the more it costs. You want to make a good impression. What do?you do?

我對多線程編程不是很熟，所以想用這個例子學(xué)習(xí)一下多線程編程。

單線程編程

如果不會用線程，那么就用最簡單的單線程解決這個問題。

//example1.c

#include?<stdio.h>?

#include?<stdlib.h>?

#include?<math.h>?

long?long?isPrime(int?num)?

{?

????long?long?i,?s;?

????s?=?(long?long)sqrt(double(num));?

????for(i?=?2;?i?<?s;?i++)?

????????if(num?%?i?==?0)?

????????????return?0;?

????return?1;?

}?

int?main()?

{?

????long?long?i,primes_count?=?0;?

????for(i?=?1?;?i?<=?10000000000L;?i++)?

????????primes_count?+=??isPrime(i);?

????printf("%lld?primes);?

????return?0;?

}?

注意：編譯時加上-lm，gcc -lm example1.c ?; 打印long long整數(shù)要用%lld

如果真用這段代碼跑10000000000L，估計幾個小時跑不完，幾天不知道能跑完嗎。我打算在16核的機器上跑一下，不過16核和單核一樣，因為是單線程。

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多線程方法1

如果會使用線程，一個簡單的方法是10個線程平分這些數(shù)。

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pthread相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)

pthread_t 調(diào)用pthread_t返回的線程號，就是一個unsigned int;?

int pthread_create(pthread_t *, pthread_attr_t *, ?void* ?(*) (void*) , void*);

第一個參數(shù)是一個pthread_t，第二個是pthread_attr_t，具體看下面的用法，第三個是線程要運行的主函數(shù)，第四個是要給這個函數(shù)的參數(shù)。

(void*) (*) (void*) 是一個函數(shù)類型，就是類似于 void * ?run (void*)的函數(shù)。

void pthread_exit() 線程退出

int pthread_join(pthread_t *, void **) 主線程等待子線程退出，第二個參數(shù)直接用NULL就行

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//example2.c

#include?<stdio.h>?

#include?<stdlib.h>?

#include?<pthread.h>?

#include?<sys/types.h>?

#include?<unistd.h>?

#include?<math.h>?

long?long?isPrime(long?long?num)?

{?

????long?long?i,?s;?

????s?=?(long?long)sqrt((double)num);?

????for(i?=?2;?i?<?s;?i++)?

????????if(num?%?i?==?0)?

????????????return?0;?

????return?1;?

}?

?

void?*?run(void?*?param)?

{?

????long?long?start,end;?

????long?long?i,primes_count?=?0;?

????start?=(?(long?long*)param)[0];?

????end??=(?(long?long*)param)[1];?

????for(i?=?start?;?i?<?end;?i++)?

????????primes_count?+=??isPrime(i);?

????printf("Process?%d?Thread?%u?gets?%lld?primes?from?%lld?to?%lld\n",getpid(),(unsigned)pthread_self(),primes_count,start,end);?

????pthread_exit(0);?

}?

?

int?main()?

{?

????pthread_t?tid[10];?

????pthread_attr_t?attr;?

????long?long?start_end[10][2];?

????long?long??i;?

????for(i?=?0;?i?<?10;?i++)?

????{?

????????start_end[i][0]?=?i*10000;?

????????start_end[i][1]?=?(i+1)*10000;??

????????pthread_attr_init(&attr);?

????????pthread_create(&tid[i],&attr,run,(void*)start_end[i]);?

????}?

????for(i=?0;?i?<?10;?i++)?

????????pthread_join(tid[i],NULL);?

????return?0;?

}?

注意：使用pthread編譯要加上-lpthread。 gcc -lm -lpthread example2.c

運行結(jié)果：（不是10^10,只計算到100000)

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遇到的問題：

最開始我的主函數(shù)寫成這樣：

int?main()?

{?

????pthread_t?tid[10];?

????pthread_attr_t?attr;?

????long?long?start_end[2];?

????long?long?i;?

????for(i?=?0;?i?<?10;?i++)?

????{?

????????start_end[0]?=?i*10000;?

????????start_end[1]?=?(i+1)*10000;?

????????pthread_attr_init(&attr);?

????????pthread_create(&tid[i],&attr,run,(void*)start_end);?

????????pthread_join(tid[i],NULL);?

????}?

????return?0;?

}?

很明顯pthread_join地方寫錯了，這樣第一個進程運行完了才會創(chuàng)建第二個，但是由于每個線程平分，所以我沒發(fā)現(xiàn)結(jié)果有異常。

寫第三個程序時pthread_join也寫錯了位置，這才發(fā)現(xiàn)。但是我將pthread_join放到后面時，發(fā)現(xiàn)每個線程處理的數(shù)據(jù)段都是90000-100000，沒找到原因，因此我的start_end改成了二維數(shù)組，這樣各個線程就不會干擾了，具體的原因以后再研究。

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這個程序應(yīng)該比第一個快，但是判斷第一段數(shù)據(jù)的線程使用的時間肯定沒有最后一段使用的時間的千分之一，最后9個人看一個人干活，我突然想到了什么。。。

多線程方法2

多線程的目的就是壓榨計算資源。我們可以使用下面的方法。

每個線程取一個數(shù)，然后判斷，判斷完了繼續(xù)取下一個，讓每個線程都不停的干活

線程取了1，判斷，線程2取2判斷，線程3取3，這時線程1干完了，接著取4，線程2又取5。。。。

#include?<stdio.h>?

#include?<stdlib.h>?

#include?<pthread.h>?

#include?<sys/types.h>?

#include?<unistd.h>?

#include?<math.h>?

long?long?number?=?1;?//每個線程先取數(shù)，再把這個數(shù)加1

long?long?isPrime(long?long?num)?

{?

????long?long?i,?s;?

????s?=?(long?long)sqrt((double)num);?

????for(i?=?2;?i?<?s;?i++)?

????????if(num?%?i?==?0)?

????????????return?0;?

????return?1;?

}?

static?pthread_mutex_t?mutex;?

void?*?run(void?*?param)?

{?

????long?long?primes_count=0;?

????long?long?i?=?1;?

????while(i?<?100000)?

????{?

//要使用鎖

????????pthread_mutex_lock(&mutex);?

????????i?=?number;?

????????number?++;?

????????pthread_mutex_unlock(&mutex);?

????????primes_count?+=??isPrime(i);?

????}?

????printf("Thread?%u?gets?%lld?primes\n",(unsigned??int)pthread_self(),primes_count);?

????pthread_exit(0);?

}?

?

?int?main()?

{?

????pthread_t?tid[10];?

????pthread_attr_t?attr;?

????pthread_mutex_init(&mutex,NULL);?

????int?i;?

?

????for(i?=?0;?i?<?10;?i++)?

????{?

????????pthread_attr_init(&attr);?

????????pthread_attr_setscope?(&attr,?PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);?

????????pthread_create(&tid[i],&attr,run,NULL);?

????????//pthread_join(tid[i],NULL);?一開始把join放這，結(jié)果只有第一個線程干活，找了好久才發(fā)現(xiàn)位置錯了

????}?

????for(i?=?0;?i?<?10;?i++)?

????????pthread_join(tid[i],NULL);?

????return?0;?

}?

運行結(jié)果：

多進程實現(xiàn)

用多線程能完成的，多進程也可以。

#include?<stdio.h>?

#include?<stdlib.h>?

#include?<pthread.h>?

#include?<sys/types.h>?

#include?<unistd.h>?

#include?<math.h>?

#include?<sys/ipc.h>?

#include?<sys/shm.h>?

#include?<errno.h>?

#include?<string.h>?

long?long?isPrime(long?long?num)?

{?

????long?long?i,?s;?

????s?=?(long?long)sqrt((double)num);?

????for(i?=?2;?i?<?s;?i++)?

????????if(num?%?i?==?0)?

????????????return?0;?

????return?1;?

}?

?

int?main()?

{?

????pid_t?pid[10];?

????int?shmid;?

????long?long??i,primes_count=0;?

????long?long?*?addr;?

????shmid?=?shmget(IPC_PRIVATE,4096,IPC_CREAT|0600);?

????if(shmid?<?0)?

????{?

????????printf("get?shared?memory?failed\n");?

????????exit(1);?

????}?

????addr?=?(long?long*)?shmat(shmid,0,0);?

????*addr?=?1;?

????for(i?=?0;?i?<?3;?i++)?

????????fork();?

????while(i?<?100000)?

????{?

????????i?=?(*addr);?

????????(*addr)?++;?

????????primes_count?+=?isPrime(i);?

????}?

????printf("pid?%d?get?%lld?primes\n",getpid(),primes_count);?

????return?0;?

}?

?

注意：(1)使用循環(huán)fork，那么子進程還會fork，因此fork三次就得到了8個進程，在fork就16個進程了。要想產(chǎn)生10個進程，可以在主進程里寫10個fork語句，還得寫很多if(fork()==0)語句，懶得寫，就直接用循環(huán)了。加上主進程一個8個，先生完了孩子再干活，生完之后都成了兄弟，一起干。

? ? ? ? ? ?(2)這個程序有個嚴重的問題，使用了共享內(nèi)存，但是沒有使用同步機制，沒有鎖，挺麻煩的，不會用，就沒寫。結(jié)果可能不正確。

? 運行結(jié)果：

?小結(jié)

我就截幾個圖

這是單線程的，CPU使用了100%，看來也不錯，但是我的CPU有200%，有兩個核（我用的虛擬機，可以分16個核哦親），因此單線程不能充分利用計算資源。

多線程的把我的CPU都用完了。哈哈

多進程的呢？算一算，也是200%。

其實在Linux里面線程也是進程，稱為LWP(Light Weighted Process)，只不過在生成的時候參數(shù)不同。在以后的文章里會深入研究。

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轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/nxlhero/1075979

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的多进程与多线程(1)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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