Linux平台高级编程《C语言多线程详解》

Linux平台高级编程《C语言多线程详解》//线程要运行的函数,除了函数名myfunc,其他全都是固定的。解释一下上图的结果,加了锁之后得到的结果就是正确的了,第一次运行我是把锁加在fo

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创建线程函数pthread_create()和等待线程函数pthread_join()的用法。
注意:在创建线程pthread_create()之前,要先定义线程标识符:

pthread_t 自定义线程名;

【例子1】创建线程以及等待线程执行完毕。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

//线程要运行的函数,除了函数名myfunc,其他全都是固定的。

void* myfunc()

{

printf(“Hello World!\n”);

return NULL;

}

int main()

{

pthread_t th;//在创建线程之前要先定义线程标识符th,相当于int a这样

pthread_create(&th,NULL,myfunc,NULL);

/*第一个参数是要创建的线程的地址

第二个参数是要创建的这个线程的属性,一般为NULL

第三个参数是这条线程要运行的函数名

第四个参数三这条线程要运行的函数的参数*/

pthread_join(th,NULL);

/*线程等待函数,等待子线程都结束之后,整个程序才能结束

第一个参数是子线程标识符,第二个参数是用户定义的指针用来存储线程结束时的返回值*/

return 0;

}

//编译运行多线程的程序,要在gcc命令尾部加上-lpthread

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【例子2】
我们想看看哪些数字是第一条线程打印出来的,哪些数字是第二条线程打印出来的。
可以通过传递参数的方法来查看。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

void* myfunc(void* args)

{

int i;

//由于“th1”是字符串,所以这里我们要做个强制转换,把void*强制转换为char*

char* name = (char*) args;

for(i=1;i<50;i++)

{

printf(“%s:%d\n”,name,i);

}

return NULL;

}

int main()

{

pthread_t th1;

pthread_t th2;

pthread_create(&th1,NULL,myfunc,”th1″);//pthread_create的第四个参数是要执行的函数的参数哦!~

//这里的“th1”就是void* args

pthread_create(&th2,NULL,myfunc,”th2″);

pthread_join(th1,NULL);

pthread_join(th2,NULL);

return 0;

}

运行之后可以看到哪些数字是th1打印的,哪些数字是th2打印的。

root@ubuntu:/home/vico/Desktop/# ./ls

th2:1

th2:2

th2:3

th2:4

th2:5

th2:6

th2:7

th2:8

th2:9

th2:10

th2:11

th2:12

th2:13

th2:14

th2:15

th2:16

th2:17

th2:18

th2:19

th2:20

th2:21

th2:22

th2:23

th2:24

th2:25

th2:26

th2:27

th2:28

th2:29

th2:30

th2:31

th2:32

th2:33

th2:34

th2:35

th2:36

th2:37

th2:38

th2:39

th2:40

th2:41

th2:42

th2:43

th2:44

th2:45

th2:46

th2:47

th2:48

th2:49

th1:1

th1:2

th1:3

th1:4

th1:5

th1:6

th1:7

th1:8

th1:9

th1:10

th1:11

th1:12

th1:13

th1:14

th1:15

th1:16

th1:17

th1:18

th1:19

th1:20

th1:21

th1:22

th1:23

th1:24

th1:25

th1:26

th1:27

th1:28

th1:29

th1:30

th1:31

th1:32

th1:33

th1:34

th1:35

th1:36

th1:37

th1:38

th1:39

th1:40

th1:41

th1:42

th1:43

th1:44

th1:45

th1:46

th1:47

th1:48

th1:49

root@ubuntu:/home/vico/Desktop/#

【例子3】
定义一个大小为5000的数组,随机生成5000个数,我们想创建两条线程,让这两条线程去计算这5000个数字的和,第一条线程计算前2500个数的和,第二条线程让它算后2500个数字的和。怎么做?

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

int arr[5000];

int s1=0;

int s2=0;

void* myfunc1(void* args)

{

int i;

for(i=0;i<2500;i++)

{

s1 = s1 + arr[i];

}

return NULL;

}

void* myfunc2(void* args)

{

int i;

for(i=2500;i<5000;i++)

{

s2 = s2 + arr[i];

}

return NULL;

}

int main()

{

//初始化数组

int i;

for(i=0;i<5000;i++)

{

arr[i] = rand() % 50;

}

/* for(i=0;i<5000;i++)

{

printf(“a[%d]=%d\n”,i,arr[i]);

}*/

pthread_t th1;

pthread_t th2;

pthread_create(&th1,NULL,myfunc1,NULL);

pthread_create(&th2,NULL,myfunc2,NULL);

pthread_join(th1,NULL);

pthread_join(th2,NULL);

printf(“s1=%d\n”,s1);

printf(“s2=%d\n”,s2);

printf(“s1+s2=%d\n”,s1+s2);

return 0;

}

运行结果:

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【例子4】
上一个例子的代码重复率太高,我们对其优化,加入了结构体,也只用了同一个函数。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

int arr[5000];

int s = 0;

typedef struct {

int first;

int last;

}MY_ARGS;

void* myfunc(void* args)

{

int i;

MY_ARGS* my_args = (MY_ARGS*)args;

int first = my_args->first;

int last = my_args->last;

for(i=first;i<last;i++)

{

s = s + arr[i];

}

printf(“s = %d\n”,s);

s=0;

return NULL;

}

int main()

{

//初始化数组

int i;

for(i=0;i<5000;i++)

{

arr[i] = rand() % 50;

}

/* for(i=0;i<5000;i++)

{

printf(“a[%d]=%d\n”,i,arr[i]);

}*/

pthread_t th1;

pthread_t th2;

//设置两个结构体变量作为参数

MY_ARGS args1 = {0,2500};

MY_ARGS args2 = {2500,5000};

pthread_create(&th1,NULL,myfunc,&args1);

pthread_create(&th2,NULL,myfunc,&args2);

pthread_join(th1,NULL);

pthread_join(th2,NULL);

return 0;

}

运行结果:

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【例子5】
来看看如果把s加在全局变量,让s++循环10000次后会发生什么?

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我们发现每次执行后的s都不一样,按理说s应该是才对呀,为什么会这样呢?

因为在第一条线程读s并s++的时候,第二条线程也会来读,可能在第一条线程进行加之前读也可能在加之后读,所以我们会丢失一些s++,所以每次运行出来的结果都不一样。

这种情况叫做race condition,当出现race contion的时候,就很有可能会出现错误的结果。

那么要如何解决race condition呢?

最常用的方法就是加锁。

有一种锁叫mutex。

我们看看mutex要怎么用?

pthread_mutex_t lock;

这种pthread_mutex_t的数据类型叫锁

定义一个锁后要对锁进行初始化

pthread_mutex_init(&lock,NULL);

锁初始化函数有两个参数,第一个参数就是我们定义的锁,第二个参数是互斥锁的属性,写NULL就可以了,代表默认的快速互斥锁。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t lock;//定义一个互斥锁

int s = 0;

void* myfunc(void* args)

{

int i = 0;

pthread_mutex_lock(&lock);//这个函数表示,在这个地方上一个锁,就是摆一个锁在这个地方

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

{

s++;

}

pthread_mutex_unlock(&lock);//把这个锁给解掉

return NULL;

}

int main()

{

pthread_t th1;

pthread_t th2;

pthread_mutex_init(&lock,NULL);//初始化这个锁,此时只是创建了这个锁而已,还没有加进去哦。

/*锁不是用来锁一个变量,它是用来锁住一段代码的。*/

pthread_create(&th1,NULL,myfunc,NULL);

pthread_create(&th2,NULL,myfunc,NULL);

pthread_join(th1,NULL);

pthread_join(th2,NULL);

printf(“s = %d\n”,s);

return 0;

}

运行结果:

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解释一下上图的结果,加了锁之后得到的结果就是正确的了,第一次运行我是把锁加在for循环里头,可以看到运行的时间是.0.01ms是很慢的,而第二次运行也就是把锁加在for循环的外头,可以看到速度就快多了,所以加锁的位置很重要,最好不要加在循环里面,不然要一直循环开锁解锁就特别慢。

讲一下两条线程是遇到这个加锁的代码是怎么做的,

两条线程看谁先抢到这个锁,也是竞争在抢锁,如果是th1先抢到,那锁就是th1的了,拿到锁的线程就很自私,接下来锁里面的代码就是th1自己一个人的,th2就不能来读这段代码了,th2没抢到锁的话它自己是不会去自己加个锁的,th2只能靠边站了,等th1先走完了锁里的代码,然后解锁了,再轮th2,加锁可以保证两条线程不会去抢着读数据,导致结果出错。

加了锁,多线程就变成了两个单线程按顺序串行着走完,两个for循环是独立存在的。

互斥锁的作用:

互斥锁可以 防止两条线程竞争共享数据资源而引起的与时间上有关的数据混乱。

每个线程在对共享资源操作前都尝试先加锁,成功加锁才能操作,操作结束解锁。

但通过“锁”就将资源的访问变成互斥操作,而后与时间有关的错误也不会再产生了。

在访问共享资源前加锁,访问结束后立即解锁。锁的“粒度”应越小越好。

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多核的假共享的概念False sharing

为了避免假共享,最好分别把记录的结果当成局部变量。

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