使用 pthread 打印二维数组

Using pthread to print 2-d array

本文关键字：二维数组 打印 pthread 使用      更新时间：2023-10-16

所以我有一个作业，说我创建了一个 2-D 数组[5][12]，随机值在 1-99 之间。然后使用 pthreads，我必须对数组中的每个元素加 1 或减去 1，然后打印结果并将进程分成 2、3 或 4 个线程。线程数取决于用户在命令行上输入的内容。我有编译和运行的代码。但是，我想要的输出仅在输入数字 3 时打印。你们能告诉我我的代码哪里出错了吗？一开始我很难理解线程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <ctype.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int list[5][12];
int rows = 5;
int cols = 12;
int threadc;
void *threadf(void *arg)
{
int x = (int) arg;
for(int i = (x*60)/threadc; i < ((x+1) * 60)/threadc; i++)
{
for(int j = 0; j < 12; j++)
{
if (list[i][j] % 2 == 0)
list[i][j] += 1;
else
list[i][j] -= 1;
}
}
}
void cArray()
{
srand(time(NULL));
for(int i = 0; i < 5; i++)
{
for(int j = 0; j < 12; j++)
{
list[i][j] = rand() % 99 + 1;
}
}
}
void pArray(int list[][12], int rows, int cols)
{
cout << "n";
for(int i = 0; i < rows; i++)
{
for(int j = 0; j < cols; j++)
{
cout << list[i][j] << " ";
}
cout << "n";
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 2) exit(0);
threadc = atoi(argv[1]);
assert(threadc >= 2 && threadc <=4);
pthread_t *thread;
thread = new pthread_t [threadc];
if(thread == NULL)
exit(0);
cArray();
cout << "2-d Array: ";
pArray(list, rows, cols);
int t;
for(int i = 0; i < threadc; i++)
{
t = pthread_create(&thread[i], NULL, threadf, (void *)i);
if (t != 0)
return 1;
}
for(int i = 0; i < threadc; i++)
{
t = pthread_join(thread[i], NULL);
if(t != 0)
return 1;
}  
cout << "Modified 2-d Array: ";
pArray(list, rows, cols);
return 0;
}

让我们看一下 x = 0 和线程 = 4 的外部 for 循环threadf

for(int i = (0*60)/4; i < ((0+1) * 60)/4; i++)
for(int i = 0; i < (1 * 60)/4; i++)
for(int i = 0; i < 60/4; i++)
for(int i = 0; i < 15; i++)

i范围从 0 到 14。 我是这样使用的：list[i][j]，所以请考虑写入list[14][11]的位置。远远超出int list[5][12];定义的界限 坏蓝精灵将会发生。未定义的行为，因此从技术上讲，没有人知道会发生什么。不过，我们可以做出一些很好的猜测。

int list[5][12];
int rows = 5; // probably overwritten by write to list[6][0]
int cols = 12; // probably overwritten by write to list[6][1]
int threadc; // probably overwritten by write to list[6][3]

所以row和column都在移动，但没有人在乎。代码从不使用它们。但是threadc...到处都在用。实际上，它用于循环退出条件。这里可能会发生更多的坏事。它还确定要创建和连接的线程数。某些线程可能无法创建。程序可能会尝试加入比现有线程更多的线程。

无论如何，未定义的行为。我想我们都应该庆幸编译器没有生成命令战术核打击的代码。由于这是一个家庭作业问题，我不打算解开 OP 所需的数学运算，以使他们的for循环正确地在多个线程上分配工作，但会建议他们考虑将数组视为大小为 5*12 的 1D 数组，并在单个for循环中对自己进行 1D->2D 索引。

其他注意事项：

在main中使用uintptr_t而不是int进行i，在threadf中使用x。uintptr_t保证转换为void *

对循环计数器和数组索引器使用无符号变量(如size_t)。它们与uintptr_t配合得很好，您几乎从不想要负数组索引。

对线程列表使用std::vector而不是指针和new。如果必须使用new和指针，请记住在完成列表后将其删除。

看看是否可以使用std::thread代替pthreads。

将return添加到threadf。

不知何故，当创建的线程数为 2 时，thread_join返回一个错误代码(在我的情况下22)。如果在第二个循环中删除 return 语句，程序将打印最终输出。

for(int i = 0; i < threadc; i++)
{
t = pthread_join(thread[i], NULL);
if (t != 0) 
return 1; // <- your program works if you comment out this.

}

根据此链接： http://minirighi.sourceforge.net/html/errno_8h.html 22 是 EINVAL，意思是"线程不可连接"。

由于您关心pthread_join的返回值，我建议您在thredf末尾添加一个成功的终止函数(pthread_exit(NULL);)。此外，为了避免@user4581301提到的缓冲区溢出，您可以传递指向数据的指针。

所以thredf会像

void *threadf(void *arg)
{
cout << endl;
int x = *((int*)arg); // <- NOTICE HERE!
for(int i = (x*60)/threadc; i < ((x+1) * 60)/threadc; i++)
//...
}
pthread_exit(NULL); // <- NOTICE HERE!
}

而主要的：

int main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 2) exit(0);
threadc = atoi(argv[1]);
assert(threadc >= 2 && threadc <=4);
pthread_t *thread;
thread = new pthread_t [threadc];
int *data = new int[threadc]; // <- NOTICE HERE!
if(thread == NULL)
exit(0);
cArray();
cout << "2-d Array: ";
pArray(list, rows, cols);
int t;
for(int i = 0; i < threadc; i++)
{
data[i] = i;
//                                                NOTICE HERE!
t = pthread_create(&thread[i], NULL, threadf, (void *)(&data[i])); 
if (t != 0)
return 1;
}
// ...
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