C 언어 다중 스레드 프로그래밍 : 실제 최적화 및 문제 해결

C 언어 멀티 스레드 프로그래밍 : 실제 최적화 및 문제 해결

최신 컴퓨터 시스템에서 멀티 스레드 프로그래밍은 애플리케이션 성능을 향상시키는 데 필요한 기술이되었습니다. 이 기사는 최적화 기술 및 일반적인 문제 해결을 포함하여 C 언어의 멀티 스레드 프로그래밍을 탐색하고 이해를 심화시키기위한 실제적인 예를 제공합니다.

최적화 팁

• Mutxes로 공유 데이터를 보호하기 : Mutxes를 사용하면 여러 스레드가 공유 데이터에 동시에 액세스하여 레이스 조건 및 데이터 손상을 피할 수 없습니다.
• 최적화 잠금 세분화 : 세분화 된 잠금 장치를 사용하면 (실제로 필요한 자원 만 잠그는 것만) 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 동시 프리미티브 사용 : 조건부 변수, 세마포어 및 울타리와 같은 동시 프리미티브를 사용하면 코드의 가독성과 신뢰성이 향상 될 수 있습니다.
• 스레드 생성 및 파괴 감소 : 스레드를 생성하고 파괴하려면 자원이 필요하며 스레드를 가능한 한 많이 재사용하려면 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

문제 해결

• 교착 상태 : 교착 상태는 둘 이상의 스레드가 상대방이 잠금을 해제하기를 기다릴 때 발생합니다. 교착 상태를 피하는 한 가지 방법은 잠금 순서를 따르는 것입니다.
• 레이스 조건 : 레이스 조건은 여러 스레드가 공유 데이터에 동시에 액세스 할 때 발생합니다. 뮤 테스 또는 원자 연산을 사용하면이 문제를 해결할 수 있습니다.
• 데이터 손상 : 여러 스레드가 공유 데이터를 동시에 수정하면 데이터 손상이 발생할 수 있습니다. 뮤 테스와 같은 보호 메커니즘을 사용하여 이런 일이 발생하지 않도록합니다.

실제 사례

소수를 계산하는 프로그램을 고려해 봅시다. 멀티 스레딩을 사용하여 다른 범위의 소수를 병렬로 계산할 수 있습니다.

 #include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 스레드 매개 변수 구조 typedef struct {
    int 시작;
    의도하다;
} Thread_args_t;

// 프라임 계산 스레드 함수 void* prime_thread (void* arg) {
    Thread_args_t* args = (Thread_args_t*) arg;
    int num_primes = 0;
    
    // 지정된 범위 내에서 소수를 찾습니다 (int i = args-> start; i <args-> end; i) {
        // I가 소수인지 결정 int is_prime = 1;
        for (int j = 2; j * j <= i; j) {
            if (i % j == 0) {
                IS_PRIME = 0;
                부서지다;
            }
        }
        
        if (is_prime) {
            num_primes;
        }
    }
    
    // 결과를 메인 스레드 리턴 (void*)로 다시 전달합니다.
}

int main (int argc, char ** argv) {
    int num_threads = 4; // 스레드 수 int num_ranges = 5; // 소수 수 int start_ranges [num_ranges]; // 각 범위의 시작 값 int end_ranges [num_ranges]; // 각 범위의 끝 값 // 범위 초기화 int per_range = 100000/ num_ranges; // 각 범위의 크기 (int i = 0; i <num_ranges; i) {
        start_ranges [i] = per_range * i;
        end_ranges [i] = per_range * (i 1);
    }
    
    // mutex 생성 pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init (& mutex, null);
    
    // 스레드 생성 pthread_t 스레드 [num_threads];
    Thread_args_t Thread_args [num_threads];
    
    int total_primes = 0;
    for (int i = 0; i <num_threads; i) {
        // 스레드 매개 변수 설정 Thread_args [i] .start = start_ranges [i];
        Thread_args [i] .end = end_ranges [i];
        
        // 스레드 생성 pthread_create (& Threads [i], null, & prime_thread, & thread_args [i]);
    }
    
    // 모든 스레드가 완료 될 때까지 기다립니다 (int i = 0; i <num_threads; i) {
        무효* 결과;
        pthread_join (스레드 [i], & 결과);
        
        // MUTEX를 사용하여 Total_Primes에 대한 액세스를 보호합니다. PTHREAD_MUTEX_LOCK (& MUTEX);
        Total_primes = (int) 결과;
        pthread_mutex_unlock (& ​​mutex);
    }
    
    // 결과 printf ( "총 프라임 : %d \ n", total_primes);
    
    // MUTEX PTHREAD_MUTEX_DESTROY (& MUTEX)를 파괴합니다.
    반환 0;
}

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