青岛科技大学Unix实验：多线程编程与并行计算

实验五：Unix操作系统下的线程编程 在青岛科技大学的Unix实验中，本章节聚焦于多线程编程技术，旨在让学生深入理解线程编程的基本原理，掌握Linux系统中的pthread库，并将其应用到实际编程中。实验内容分为三个部分： 1. **计算数组元素和的多线程示例** 实验要求编写一个程序，使用pthread库创建两个子线程，共同计算一个包含1,000,000个元素的整型数组的和。主线程负责输入数据、启动子线程以及输出计算结果。学生需比较单线程和多线程执行此任务的计算时间，确保结果一致，借此了解多线程优化性能的优势。 关键知识点包括： - 使用`clock()`函数进行时间测量，它是C/C++标准库中的计时函数，返回值类型是`clock_t`。 - 学习如何利用pthread库创建线程，包括`pthread_create()`函数的参数解析。 2. **线程间通信与互斥** 在第二个实验中，学生需要实现一个程序，其中一个线程负责从键盘接收10个整数，另一个线程负责计算这些数字的和并输出。为了保证数据一致性，使用互斥锁（如`pthread_mutex_t`）或信号量（`pthread_mutexattr_t`）来同步两个线程的访问。 3. **高级并发处理（选做）** 这是一个挑战性更强的任务，要求学生使用多进程、I/O多路复用（如epoll、select等）、多线程、进程池或线程池等技术之一，设计一个服务器程序，能够并发处理多个客户端请求。客户端通过发送字符串（以`end`结束）来与服务端交互，服务端接收并处理请求，同时保持数据转换为大写后返回。 实验指导部分强调了： - 线程与进程的区别：线程共享进程资源，但有自己的栈空间；而进程是独立的资源单位，拥有自己的进程ID（PID）。 - `pthread_create()`函数的使用，以及涉及的其他主要线程操作函数，如线程同步控制工具（如互斥锁、信号量）。 通过这个实验，学生不仅能掌握Linux环境下多线程编程的基础，还能提升对并发编程、性能优化以及同步机制的理解，为今后在实际开发中处理复杂任务打下坚实基础。