C中的多线程与多处理

Posted 2023-02-16

【中文标题】C中的多线程与多处理

【英文标题】：Multithreading vs Multiprocessing in C

【发布时间】：2019-09-04 08:23:26

【问题描述】：

我正在尝试学习多处理以及与多线程相比它的工作原理。我很难找到一个很好的利用它的来源，并且想知道是否有人可以给我一些与多线程相比的例子。

为了练习，我想我会尝试用线程编写代码，然后再用进程编写代码。我坚持的是弄清楚如何创建我想要的进程，关闭进程，并使用互斥锁来锁定/解锁进程。

例如，如果我想在一个函数中创建 5 个线程，我可以这样做：

for(i = 0; i < 5; i++) 
    pthread_create(&(myThread[i]), NULL, myFunction, argument); 

我将如何在流程中做到这一点？我考虑过调用一个函数，然后在函数中调用 fork，但我不确定如何获取特定的数字。例如，如果我这样做：

myFunction(argument) 
    fork();
    fork();
    fork();
    ...

这将给我 8 个总过程。太多。但是如果我删除了一个 fork()，我总共会有 4 个进程，这太少了。我将如何创建尽可能多的流程？

接下来，如果我要关闭线程，我会这样做：

for(i = 0; i < 5; i++)
    pthread_join(myThread[i],NULL);

但是我将如何为进程执行此操作？

最后，为了保证线程安全，我可以使用互斥体并在需要时调用 lock unlock。

static pthread_mutex_t my_mutex;
pthread_mutex_lock(&my_mutex);
...
pthread_mutex_unlock(&my_mutex);

我可以在进程中使用互斥锁吗？如果没有，还有什么替代方案？如果是这样，它的实现会有什么不同？

【参考方案1】：

我将如何创建尽可能多的流程？

使用exec 系列 API。

但是我将如何为进程执行此操作？

wait 会阻塞当前进程，直到子进程退出。

【参考方案2】：

您应该在调用fork 时测试返回值。例如：

for (int i = 0; i < 4; ++i)

  pid_t child = fork();
  if(pid == -1) perror("wtf? "), abort(); // failed!
  if(!pid) 
    // in child process ...:
    do_work();
    exit(0);
  

-1 返回值表示错误，而0 表示您在子进程中。

如果你在子进程中，要么打破循环，要么在退出进程之前继续执行一些工作。

请注意，不需要互斥锁管理，因为父进程和子进程不共享相同的内存。这也意味着它们需要以其他方式进行通信（通常使用管道、unix 套接字或专门分配的共享内存）。

【讨论】：

但是如果父母和孩子在代码中读写同一个文件，那肯定需要一些保护，不是吗？

文件在写入时具有操作系统锁，但是是的您肯定需要考虑这些问题。多处理与多线程不同，各有优缺点。

@Tarface 如果多个进程正在使用同一个文件，它们可以使用fcntl() 或flock() 通过文件锁定进行协调。

@Tarface - 如果您发现答案有帮助，请随时投票或接受答案。

@Tarface ，请注意：通常fork 多线程进程是不安全的。例如，另一个线程可能处于临界区（即，在对malloc 或printf 的调用中），使子进程处于糟糕的境地。