快速排序与进程间通信：百万数据高效并行处理

高级进程间通信问题——快速排序问题在本实验中，目标是使用C/C++11在Ubuntu 18.04.5 LTS (基于GNU/Linux 4.15.0-142-generic x86_64)操作系统上对一个包含1,000,000个随机数（可以选择整型或浮点型）的数据文件进行快速排序。实验分为以下几个关键步骤： 1. **数据准备**：首先生成一个包含1,000,000个随机数的数据文件，这是排序操作的基础。 2. **进程/线程管理**：通过快速排序算法，每次分割数据后产生两个新的进程或线程，每个处理不超过1000个数据后停止，控制生成的进程总数保持在20左右，确保性能效率。 3. **进程间通信（IPC）**：实验涉及三种通信机制： - **管道**：可以使用无名管道或命名管道进行进程间通信，例如传递排序的左右边界。 - **消息队列**：另一种通信方式，适合在多个进程之间传递数据和状态信息。 - **共享内存**：通过映射内存区域，允许多个进程或线程访问同一块内存空间。 4. **任务管理和同步**：使用任务队列`job_queue`存储待处理任务，信号量`jobs`表示队列中的任务数量。主进程创建第一个工作线程并将任务加入队列，工作线程循环从队列中获取任务、排序或划分数据，同步控制线程数不超过上限，确保任务执行有序。 5. **线程结束**：当排序完成后，通过系统调用结束所有子线程并输出结果。 6. **设计细节**：定义结构体`Qparam`来存储排序的左右边界，每个子任务只关注这部分数据。工作线程通过检查是否完成排序、从队列中获取任务、排序或划分、调整线程数等方式执行快速排序算法。 在这个实验中，重点在于理解如何利用多线程或多进程并发执行任务，以及如何通过不同IPC机制实现线程间的数据交换和同步。这涉及到操作系统调度、线程管理、并发编程最佳实践和高级通信技术的应用。