前言

繼續Linux的學習，學到了Linux系統下的進程與線程的概念，布置了有關其的實驗題，用C語言編程啟動進程線程，習慣了Java多線程編程，這次在Linux下玩一玩C語言進程線程編程。
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準備工作

環境與配置

主機：聯想Y7000P；64位windows10；CPU：i7-9750H；顯卡：GTX 1660 Ti；內存：16G
虛擬機：Ubuntu 18.04 LTS；硬盤100G；內存4G；64位；4核心
Linux內核：5.11.8

安裝IDE

工欲善其事，必先利其器，首先安裝一個好用的C語言IDE，C語言在Linux下的IDE有很多，比如geany，codeBlocks等等，當然也有大佬用文本編輯器vim nano gedit等直接寫，然后用gcc編譯也是可以的。我這里用Windows下我比較喜歡的一個編譯器codeBlocks。

方法一

2022.2.28可用
輸入以下代碼

sudo add-apt-repository universe sudo apt update sudo apt install codeblocks

方法二

為了更方遍的調試，先安裝一下GCC。輸入：

sudo apt install gcc

然后安裝codeBlocks和其所依賴的庫，輸入：

sudo add-apt-repository ppa:damien-moore/codeblocks-stable sudo apt-get update sudo apt-get install codeblocks sudo apt-get install codeblocks-contrib

等待其自己安裝完就行了。
如果上面那個ppa庫沒法用還可以用下邊這個

sudo add-apt-repository ppa:pasgui/ppa sudo apt-get update sudo apt-get install codeblocks sudo apt-get install codeblocks-contrib

補充資料：
PPA：PPA全稱為 Personal Package Archives（個人軟件包檔案），是 Ubuntu Launchpad 網站提供的一項服務，當然不僅限于 Launchpad 。它允許個人用戶上傳軟件源代碼，通過 Launchpad 進行編譯并發布為二進制軟件包，作為 apt/新立得源供其他用戶下載和更新。
sudo add-apt-repository ppa:pasgui/ppa這句代碼，會在/etc/apt/sources.list.d目錄下添加PPA源，供我們使用，所以如若想刪除添加的PPA源，到/etc/apt/sources.list.d目錄下，刪除對應的文件即可。

安裝完成后，直接在終端中輸入codeblocks，彈出來界面，點擊ok即可。

更多關于Ubuntu 18.04安裝codeBlocks的方法，可以參考：https://blog.csdn.net/AAMahone/article/details/86531631

題外話

界面太小

由于是虛擬機，可能界面比例很小，導致 代碼編輯區很小，看起來很不舒服，大概我知道的有兩種解決：
方法一：把虛擬機界面最大化
我的虛擬機是VirualBox，要想調整虛擬機界面大小，要先安裝 增強模式，如果之前安裝過了，就可以直接調整界面大小了。安裝增強模式也很簡單，在虛擬機菜單欄設備–安裝增強功能，安裝完成后，返回桌面，會發現多了一個光盤，點擊光盤，在標題欄的下方右側，也就是右上角，有一個 運行程序，點擊，然后重啟Ubuntu即可。一定要點擊運行程序，要不然增強功能不生效！
方法二：調整codeblocks各個欄目的大小
codeblocks的GUI設計很人性化，每一個欄都可以調整大小，同時也可以在菜單欄view中關閉不需要顯示的部分，例如我個人的喜歡布局如下：

中文下方紅色波浪線

這個功能其實是拼寫糾錯功能，可能是在Ubuntu下對中文還沒完全適配好，導致輸入中文就出現紅色波浪線，尤其是在printf中和注釋里，讓人眼花
菜單欄Plugins–Manage plugins 找到 SpellChecker disable它，然后重啟codeblocks就行了。

創建進程

實驗簡述

實驗說明：
學會通過基本的Linux進程控制函數，由父進程創建子進程，并實現協同工作。創建兩個進程，讓子進程讀取一個文件，父進程等待子進程讀完文件后繼續執行。
解決方案：
進程協同工作就是要協調好兩個或兩個以上的進程，使之安排好先后次序并依次執行，可以用wait()或者waitpid()函數來實現這一點。當只需要等待任一子進程運行結束時，可在父進程中調用wait()函數。若需要等待某一特定子進程的運行結果時，需調用waitpid()函數，它是非阻塞型函數。
程序框架

當fork( )調用成功后，父子進程完成各自的任務，但當父進程的工作告一段落，需要用到子進程的結果時，它就停下來調用wait( )，一直等到子進程運行結束，然后利用子進程的結果繼續執行，這樣就圓滿地解決了父子進程間的協同工作問題。

源代碼

指導書都寫得這么詳細了，那么直接開整吧
有關創建project的操作和Windows下的操作一樣，菜單欄File–new–Project–Console application
我在/home/ronglin/code/gnu/新建一個project文件夾，用來存放C項目，要選擇c代碼，本次實驗項目名稱為create_process

然后一路next就行了。當然因為本次實驗實際上只需要一個.c文件就行了。也可以只是新建一個.c文件，菜單欄File–new–File..–C/C++ source然后也是填寫信息，一路next就行了，但是缺點就是單獨一個.c/cpp文件是沒辦法用codeblocks的調試功能的。
在Sources的main.c中寫代碼，如果是main.cpp說明新建的是一個c++程序，雖然大概差不多，但是還是推薦c和c++代碼分離。
因為子進程還要打開一個文件，我在工程目錄下新建一個text.txt文件用于測試。

然后就是頭禿的過程了。

fork()創建

#include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> #include<stdio.h>#define COLMAX 1024 //每一個字符串的最大長度(列) #define ROWMAX 64 //字符串最大個數(行)/* 本代碼實現用子進程打開同目錄下的text.txt文件 并且父進程輸出內容 */int main() {int p_id = -1;if( (p_id=fork()) == -1 ) //子進程創建失敗{printf("Process_1 Create Error\n");}else if(p_id == 0) //子進程部分{printf("%d Process Start Work\n",getpid());char text[ROWMAX][COLMAX]={0};FILE *fp = fopen("./text.txt","r+");//打開文件if( fp == NULL )//打開文件失敗{printf("Fail to open file!\n");}else{int i=0;while( (fscanf(fp,"%s",text[i])) != EOF){printf("%s\n",text[i]);i++;sleep(1); //等待1s方便查看輸出}}fclose(fp);exit(0);}//父進程部分waitpid(p_id,NULL,0);//阻塞等待printf("%d proccess is end\n",p_id);return 0; }

由于是用的scanf，遇到空格就讀入完畢，所以結果呈現如上圖。

vfork()創建

因為fork()創建的子進程其實是父進程數據的copy，也就是說父子進程的數據并不是共享的，子進程只是父進程的翻版，類似于c語言函數中的傳遞形式參數，要想數據共享，其實也有很多方法，資料書上提到很多CLONE_開頭的標志位就是控制哪些東西是父子進程共享的。不過有更簡單的vfork()函數，其實本質上是一樣的，都是調用內核函數do_fork()。接下來就實現，子進程讀取文件，然后父進程輸出，需要注意的是，不論多進程還是多線程，數據一旦共享，會涉及到安全問題，不過vfork()創建子進程之后，父進程就會阻塞，所以就沒安全問題了。
直接看源碼吧

#include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> #include<stdio.h>#define COLMAX 1024 //每一個字符串的最大長度(列) #define ROWMAX 64 //字符串最大個數(行)/* 本代碼實現用子進程打開同目錄下的text.txt文件 并且父進程輸出內容 */int main() {int count=0;int p_id = -1;char text[ROWMAX][COLMAX]={0};if( (p_id=vfork()) == -1 ) //子進程創建失敗{printf("Process_1 Create Error\n");}else if(p_id == 0) //子進程部分{printf("%d Process Start Work\n",getpid());FILE *fp = fopen("./text.txt","r+");//打開文件if( fp == NULL )//打開文件失敗{printf("Fail to open file!\n");}else{while( (fscanf(fp,"%s",text[count++])) != EOF);}fclose(fp);exit(0);}//父進程部分for(int i=0;i<count;i++){printf("%s\n",text[i]);sleep(1);//暫停1s方便調試}printf("%d proccess is end\n",p_id);return 0; }

輸出結果同上。

線程共享進程中的數據

實驗簡述

實驗說明：
了解線程與進程之間的數據共享關系。創建一個線程，在線程中更改進程中的數。
解決方案：
在進程中定義共享數據，在線程中直接引用并輸出該數據。
程序框架：

源代碼

創建第二個project–share_thread，因為有一部分Java多線程開發的基礎，所以直接開整。

#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h>static int shdata=4;void *create(void *arg) {printf("new pthread...\n");printf("shdata data = %d \n",shdata);return (void *)(0); }int main() {pthread_t mythread ;int error = 0;error = pthread_create(&mythread,NULL,create,NULL);if(error){printf("pthread_create is not created...\n");return -1;}sleep(1);printf("pthread_create is ok...\n");return 0; }

寫完代碼發現，編譯一直報錯，查閱資料才知道，pthread庫不是Linux系統默認的庫,需要使用庫libpthread.a
如果是用gcc指令編譯則應該輸入這個
gcc test.c -lpthread -o pthread

如果是codeblocks就添加庫就行了，首先需要在終端中輸入：

locate libpthread.a

先找一下 文件在哪

有兩個，一般用/usr目錄下的，將/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.a復制下來。
codeblocks，菜單欄Settings–Compiler，左側Global compiler settings，中間Linker settings
在左側Link libraries中 add 剛剛復制好的路徑，右側Other linker options，輸入-lpthread
然后ok就行了.


運行成功.

多線程實現單詞統計工具

實驗簡述

實驗說明
多線程實現單詞統計工具。
解決方案
區分單詞原則:凡是一個非字母或數字的字符跟在字母或數字的后面，那么這個字母或數字就是單詞的結尾。
允許線程使用互斥鎖來修改臨界資源，確保線程間的同步與協作。如果兩個線程需要安全地共享一個公共計數器，需要把公共計數器加鎖。線程需要訪問稱為互斥鎖的變量，它可以使線程間很好地合作，避免對于資源的訪問沖突。
程序框架

源代碼

創建第三個project–words_counter,先在根目錄下新建兩個txt文件,一共3+6=9個單詞

#include <stdio.h> #include<pthread.h> #include<ctype.h>pthread_mutex_t counter_clock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; static int total_words = 0;void *count_words(void*);int main(int ac,char *av[ ]) {if(ac !=3){printf("Usage:%s file1 filc2\n",av[0]);exit(1);}int error_1=0,error_2=0;pthread_t conuter_1,conuter_2;/*分別以av[1]和av[2]作為參數，創建兩個線程t1和t2*/error_1 = pthread_create(&conuter_1,NULL,count_words,av[1]);error_2 = pthread_create(&conuter_2,NULL,count_words,av[2]);if(error_1 || error_2){printf("pthread_create is not created...\n");return -1;}/*讓線程t1和t2進入等待態*/error_1 = pthread_join(conuter_1,NULL);error_2 = pthread_join(conuter_2,NULL);if(error_1 || error_2){printf("pthread_join is failed...\n");return -1;}/*輸出統計出來的單詞總數*/printf("Number of words is %d\n",total_words);return 0; }void *count_words(void *f) {char *filename = (char *)f;FILE *fp;int c,prevc='\0';if( (fp=fopen(filename,"r")) != NULL) //文件不為空{while((c=getc(fp)) != EOF) //輸入{if(!isalnum(c) && isalnum(prevc)) //所傳的字符一是字母和數字 && 一個是其他字符{pthread_mutex_lock(&counter_clock); //為了線程安全上鎖total_words++;pthread_mutex_unlock(&counter_clock); //解鎖}prevc = c;}fclose(fp);}else{perror(filename); //輸出錯誤信息}return NULL; }

代碼見上,然后就是給main函數傳參數,菜單欄Project–Set programs’ arguments…，左側Global compiler settings,選中Debug,在下邊的Program arguments中添加要參入的參數./text1.txt ./text2.txt.然后ok.

然后運行查看結果:

成功了,=w=

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux学习之C语言的进程与线程编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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