222019321062060_付若轩20

在本实验报告中，学生付若轩（222019321062060）探讨了操作系统原理课程中的线程库Pthread以及并发编程技术。实验发生在2020-2021学年的第二个学期，软件工程专业，由赵恒军老师指导。实验的主要目标是掌握Pthread API用于线程创建和终止的操作，以及并发编程技巧。 **1. Pthread API与并发编程** Pthread库是POSIX线程接口，它为C语言提供了一种标准的方式来创建和管理线程。在Linux环境下，Pthread库被广泛使用。关键的API包括： - `pthread_create()`: 创建新线程。 - `pthread_join()`: 等待一个线程结束并回收其资源。 - `pthread_exit()`: 结束当前线程并返回一个退出状态。 - `pthread_self()`: 获取当前线程的ID。 - `pthread_mutex_t`: 互斥锁，用于同步对共享资源的访问。 并发编程涉及多个执行流同时运行，这需要考虑线程间的同步和通信以避免数据竞争和死锁。 **2. 实验环境** 实验在Virtualbox上使用Ubuntu或其他Linux系统组合进行。Virtualbox是一款虚拟机软件，允许在主机操作系统上运行客体操作系统。 **3. 实验内容与设计** **任务1**：创建主线程并在其中创建新线程，将两个整数传递给新线程，由新线程计算它们的和。这里采用了指针传递数组来实现数据交换。 **任务2**：定义长度为200000的整数数组，随机初始化后对其进行排序，并测量时间成本。使用`time`命令来度量执行时间。 **任务3**：编写C程序合并两个已排序的整数数组成一个单个排序数组。这涉及到线性搜索或二分查找等算法。 **任务4**：编写多线程排序程序，设置虚拟机至少2个CPU，定义两个全局整数数组a和b，长度均为200000。在主线程中，创建两个新线程分别对数组a的前半部分和后半部分进行排序。主线程等待这两个新线程结束，然后将排序后的两部分合并到数组b中。比较多线程程序的时间成本与任务2中的时间，计算加速比。 **源代码与步骤** 任务1的代码可能包括创建新线程的`pthread_create()`调用，以及在新线程中计算和的函数。 任务2的代码需要实现一个自定义排序函数，如快速排序、归并排序或冒泡排序，并在外部使用`time`命令来测量执行时间。 任务3的代码会包含一个合并排序数组的函数，可能使用双指针技术来实现。 任务4的代码需要初始化数组，创建线程，使用`pthread_join()`等待线程结束，以及合并排序结果的逻辑。此外，还需要使用`time`命令来比较时间成本。 通过这些实验，学生能够深入理解线程的创建、同步、通信以及并发执行对性能的影响，这些都是操作系统和多核编程的关键概念。