Giới thiệu thư viện PTHREAD POSIX

Giới thiệu thư viện PTHREAD POSIX

Chương 3: Giới thiệu thư viện

PTHREAD POSIX (POSIX, Portable Operating System Interface)

1) Hướng dẫn cài đặt PTHREAD POSIX với VC++ 6

*) Biên dịch

- Copy thư viện hàm pthread, có thư mục: Pre-built.2

- Thiết lập thư mục pthread\Pre-built.2\include;pthread\Pre-built.2\lib vào option

của VC++6 bằng cách chọn Tools->Option->Directories

- Copy pthreadVC2.dll vào C:\WINDOWS\system32

*) Chạy chương trình:

- Cấu hình project trong VC++: chọn Project ->Settings -> Link -> thêm

pthread.lib vào ô có tiêu đề

Object/library modules

2) Nhắc lại một số kiến thức quan trọng trong C++

- Con trỏ không kiểu

Con trỏ không kiểu là một loại con trỏ đặc biệt Nó có thể trỏ tới một kiểu dữ liệu bất kỳ, từ giá trị số cho tới một xâu kí tự Hạn chế duy nhất của nó là dữ liệu được trỏ tới không thể được tham chiếu tới một cách trực tiếp (chúng ta không thể dùng toán tử tham chiếu * với chúng) vì độ dài của nó là không xác định và vì vậy chúng ta phải dùng đến toán tử biến đổi kiểu dữ liệu hay phép gán để biến đổi con trỏ không kiểu thành một con trỏ trỏ tới một loại dữ liệu cụ thể

Một trong những tiện ích của nó là cho phép dùng tham số cho hàm mà không cần chỉ rõ kiểu, vd:

case sizeof(char) : (*((char*)data))++; break;

case sizeof(short): (*((short*)data))++; break;

case sizeof(long) : (*((long*)data))++; break;

ngoặc đơn () tên của hàm và chèn dấu sao (*tenthamsocontroham) đằng trước

Trong ví dụ này, minus là một con trỏ toàn cục trỏ tới một hàm có hai tham số kiểu int, con trỏ này được gám để trỏ tới hàm subtraction, tất cả đều trên một dòng:

int (* minus)(int,int) = subtraction;

3) Giới thiệu các hàm chính của pthread

- Tạo thread

int pthread_create (pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

void* (*start_routine) (void *), void *arg) ;

thread: Một định danh ID duy nhất cho thread mới

attr: Lưu trữ các tham số của thread mới, mặc định là Null

start_routine: Địa chỉ của chương trình con mà chúng ra cần chạy trong thread mới này

arg: Các tham số của chương trình con, mặc định là NULL

- Kết thúc thread

void pthread_exit (void *value_ptr);

- Thu hồi và kết thúc thread

int pthread_join ( pthread_t inHandle, void

**outReturnValue);

Thực hiện việc thu hồi bộ nhớ và các thiết của thread có định danh

inHandle Thread cha bị block, và phải chờ cho đến khi thread inHandle kết

thúc

4) Ví dụ tạo lập và kết thúc thread

Chương trình chính (thread chính) tạo ra một thread con để làm một việc gì

đó cho mình Trong ví dụ này chương trình sẽ in ra chữ “Hello, World!”, trong

đó thread con in “Hello, ”, còn thread chính in “World!”

//1 Khai bao thu vien

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

// 2 Viet ham con tro; Se goi cac ham nay khi chung ta tao thread

void *print_hello(void *args)

if (pthread_create(&tid, NULL, print_hello, NULL))

5) Trao đổi dữ liệu giữa thread chính với các thread con:

Mỗi thread sẽ thi hành một chương trình con, và chương trình chính có thể trao đổi dữ liệu với nó Thông thường thread chính sẽ giao nhiệm vụ và dữ liệu nguồn cho các tiến trình con; các tiến trình con sau khi tính toán xong lại gửi kết quả về cho tiến trình chính

5.1) Truyền dữ liệu cho các thread thông qua tham số của pthread_create

VD 5.1: Truyền ID của các thread cho các chương trình con

Các chương trình con in cac ID cua thread ra man hinh

Chuong trinh chinh tao ra N thread (cac thread con in ra chinh ID cua minh)

{

//taskID[t]=t;

//printf("Creating thread %d\n", taskID[t]);

rc = pthread_create(&thread[t], NULL, BusyWork, &t);

//rc = pthread_create(&thread[t], NULL, BusyWork, &taskID[t]);

void *PrintHello1(void *threadid)

{ int *id_ptr, taskid;

Sleep(10);

id_ptr = (int *) threadid;

//Tham so thuc su là dữ liệu kiểu cấu trúc Data

void *PrintHello2(void *threadata)

messages[0] = "English: Hello World!";

messages[1] = "French: Bonjour, le monde!";

messages[2] = "Spanish: Hola al mundo";

exit(-1); } }

5.2) Các thread trả kết quả về cho thread chính thông qua pthread_join

int pthread_join ( pthread_t inHandle, void

**outputReturnValue);

VD 1: Tạo 3 thread, mỗi thread tính tổng của 10 số ngẫu nhiên

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#define N_THREADS 3// so thread con

void *BusyWork(void *null)

{

int i;

double *result=new double (0.0);// cac bien cuc bo cua tung thread

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

int h=(int) array_size/N_Thread;

void input() { int i;

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

a[i]=1;

} void *Worker(void *myThread)// so sanh myThread voi myDataThread { int id,i,*tg;

} void main() { pthread_t *threads;

int i; int tasks[N_Thread ];

input();

threads= new pthread_t[N_Thread ];

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

{

tasks[i]=i;

if (pthread_create(threads+i,NULL, Worker,&tasks[i])) {

perror("Error");exit(1);

} }

}

5.3) Các thread trả kết quả về cho thread chính thông qua tham biến của

pthread_create

VD: Tính tổng của dãy A gồm n số nguyên với việc sử dụng m thread

(n chia het cho m) Thuat toan:

Chia deu n ptu cho m thread => moi thread tinh tong cua h=n/m ptu

Đánh so cac thread: 0 => m-1, thì

Thread 0: tinh tong cac ptu tu 0 den h-1

Thread 1: tinh tong cac ptu tu h den 2h-1

…

=> Goi id chi so cua mot thread nao do => thread phai tinh tong cac ptu tu id*h den (id+1)h – 1

#include <stdio.h>

*/

int h=(int) N/M;

struct Data {

Data data[M];

input();

threads= new pthread_t[M];

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

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

{ pthread_join(threads[i], NULL);

}

int Sum=0;

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

Sum +=data[i].sum ; }

printf("Sum=%d",Sum);

} 5.4) Các thread con trả kết quả về cho chương trình chính thông qua biến toàn cục

int i;

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

a[i]=1;

} void *Worker(void *myThread) { int i,tg,id;

threads= new pthread_t[M];

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

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

{ pthread_join(threads[i],NULL);

} int Sum=0;

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

Sum +=sum[i] ; }

( (

) (

i i

i b

a

x f x

f h S

S dx

x f

∫ +

= 10

2

1 4

π

threads= new pthread_t[numt];

taskids= new int[numt];

h = (b - a) / n;

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

{

// pthread_create(threads + i, NULL, worker, (void*)&i);

6) Sự khác nhau giữa thread và chương trình con:

VD: Minh hoạ sự khác nhau giữa thread và trình con Sự dụng thread để thực hiện song

song các chương trình con first_function(), và second_function()

pthread_create(&thread1, NULL, (void*) first_function, (void*)&i);

pthread_create(&thread2, NULL, (void*) second_function, (void*)&j);

trong khi chương trình con final_function() thì khi nào gọi tới nó mới chạy

Trong chương trình này ta khởi tạo 2 thread, mỗi thread làm một việc

pthread_join(thread1, NULL);

pthread_join(thread2, NULL);

Hai câu lệnh trên yêu cầu chương trình chính chờ cho đến khi thread1,

thread2 kết thúc, sau đô kết quả tính toán của 2 thread được chương trình con

final_function() gom lại Khi chương trình con gom kết quả thì các thread đã

không còn tồn tại, tuy vậy kết quả của nó được để ở trong 2 ô nhớ “i” và “j” đã

tạo sẵn ngay trong trình chính

//printf("%d \n",(*(int *) num));

for(x=0; x< 50; x++) { printf("Inside the first_function\n");

for (y=0; y< 1000; y++) z =z+1; /* introduce delay*/

(*(int*)kq1)++;

} return NULL;

}

void *second_function(void *kq2) { int x,y,z;

for(x=0; x< 20; x++) { //printf("Inside the second_function\n");

//for (y=0; y< 1000; y++) z =z+1; /* introduce delay*/

(*(int *)kq2)++;

}

Return NULL;

} void final_function(int first, int second) { int final_score;

final_score = first + second ; printf("In final : first = %d, second = %d and final_score = %d\n", first, second, final_score);

}

void main() {

pthread_t thread1, thread2;

pthread_create(&thread1, NULL, first_function, (void*)&i);

pthread_create(&thread2, NULL, second_function, (void*)&j);

pthread_join(thread1, NULL);

pthread_join(thread2, NULL);

final_function(i,j);

}

7) Tháo gỡ các Threads ( Detaching Threads)

- Hàm int pthread_detach(thread_t tid); giải phóng ngay lập tức vùng nhớ đã cung cấp cho thread này khi nó kết thúc

- Với các ứng dụng cần phải giải phóng vùng nhớ ngay khi các thread kết thúc thì chúng

ta phải tạo các thread với thuộc tính PTHREAD_CREATE_JOINABLE và sau đó

sử dụng pthread_join()hoặc pthread_detach()để giải phóng vùng nhớ

double x;

int i;

int j;

} ; double f(double x) {

return x*x;

} void *thread_f(void *arg) {

DATA* a = (DATA*)arg;

X[a->i][a->j] = f(a->x);

return NULL;

} void main() {

} DATA *arg;

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

for (int j=0; j<SIZE_J; ++j) {

arg = new DATA;

arg->i = i; arg->j = j; arg->x = Y[i][j];

pthread_create(&thread, NULL, thread_f, (void *)arg); // tach thanh cac thread chay doc lap

//ret = pthread_detach(thread);

//printf ("Trang thai % d \n",ret);// tra ve 0 neu thread kethuc thanh cong

} }

} }

7) Bài tập áp dụng

7.1) Tính tổng một dãy số

7.2) Bài toán tính tổng 2 véctơ

Giả sử có 2 vector A[N] và B[N]

C[i]=A[i]+B[i];

7.3) Bài toán sắp xếp so sánh và đổi chỗ

Ví dụ: n = 8 và dãy số ban đầu là 4, 2, 7, 8, 5, 1, 3, 6

5 1 2 3 4 5 7 6 8

Hình 5-4 Sắp xếp theo nguyên lý hình ống // M = N/2

+ M : N*N chia het cho M =>

Cach 1: phan deu cong viec cho cac thread => N*N/M

perror("Error");exit(1);

} }

tg=a[2*id];a[2*id]=a[2*id+1];a[2*id+1]=tg;

kt=1;

} }

else

{

if (id<NUM-1) {

if (a[2*id+1]>a[2*id+2]) {

tg=a[2*id+1];a[2*id+1]=a[2*id+2];a[2*id+2]=tg; kt=1;

} }

}

static int N, nrow;

static double *A, *B, *C;

void setup_matrices ()

{

int i, j;

A = new double[N*N];//malloc (N * N * sizeof (double));

B = new double[N*N];//malloc (N * N * sizeof (double));

C = new double[N*N];//malloc (N * N * sizeof (double));

nthreads = atoi (argv[1]);

threads = new pthread_t[nthreads];//malloc (nthreads * sizeof (pthread_t));

N = atoi (argv[2]);

setup_matrices ();

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

pthread_create (threads + i, NULL, worker, NULL);

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

pthread_join (threads[i], NULL);

//if (argc > 3)

print_result ();

pthread_mutex_destroy(&mut);

}