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（完整！）2017-11-1 第七次 信息安全系统设计基础课 主要内容

2017-11-02 09:54 411 查看

第六次课考了一节课的试，什么也没讲，这篇随笔整理的是第七周老师上课讲的“线程”方面的内容

大家要是看过我以前的笔记整理博客，就应该能知道，


这个框框里的是老师的原话，


框框以外的是我对老师思路的解读，要是比较重要的地方我会写出重要！，

有的
老师上课输入的代码
或者比较重要的代码我会写在这个小框框里面，

本次课老师讲的是第12章内容：并发编程。


我们今天讲的内容分为两个方面：

1.万能函数

2.多线程


其实今天的主要内容就是一个，老师以万能函数为例，并且以万能函数作为引入， 主要介绍多线程。


我们学习的东西可以用来应付考试，也可以用来应用实践，就像你英语学好了，你就多了一个“世界”，我们学习编程，最好能解决实际问题

并发在操作系统中很重要，原来万用表等等，很多的系统都不用并发， 现在万用表都用并发了。

有三种并发的实例：

1.程序间的并发：进程

2.函数级的并发：线程

3.（老师没讲但是我问了狄惟佳）I/O多路复用（当然不要求掌握）


老师现在先讲了一下程序间的并发，也就是进程并举例。


进程之间虚拟内存本来是隔离的，但是有IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）可以实现进程间的通信，可以实现并发，但是函数之间没有这个协议，要是我想实现函数级的并发怎么办呢？


然后老师开始讲函数级并发了。


函数级并发我们将其称之为“线程”，函数之间的并发不是“谁调用谁”的问题了，

我们写程序时用的模块分为两个部分：

（等等，先提问一下什么是模块？答：一个.c就是一个模块）

（学任何编程语言都是这么一招，分模块来写）

1.接口

2.实现

接口用来指明函数做什么，而实现指明模块如何完成接口，一个接口可以有多个实现，接口是函数的调用者，实现是函数的实现者。



举例：如何写一个“求两个整数的和”的接口？要用c语言书写。


然后老师提示：只需要写参数、返回值、而不能写在main里，写在main里就直接调用了，

然后老师写出了一种：


int sum(int 加数,int 被加数);return (加数+被加数);




其中
int sum(int 加数,int 被加数)
叫做函数的签名


老师扩展了一下知识：只要函数名相同，参数相同，类型相同，就算作同一个签名。


我们上面写的这个就算UNIX风格的写法，相同的，要是是这种写法：

(int sum ,int 加数,int 被加数,int *sum); *sum=加数+被加数


这种的就是POSIX风格的写法， 因为所有的输入输出都是参数搞定的。函数的返回值为0或1，只表示正确或者错误



好，现在大家写十种接口，不能重复。写出6种算合格，写完了拍照片发蓝墨云。



（大约尴尬了五分钟左右，老师开腔了）

十种可以怎么写啊？

数组可以吧？参数可以存放在数组里，

结构体也可以吧？

用一个指针、两个指针、三个指针都可以吧？

然后老师给给出了下面这张图，





注意：引入部分到此结束，接下来开始讲第一个内容：万能函数


所有函数都可以用结构体和指针代替，所以我们引出了万能函数，即
void *
就可以将接口转化为任意类型。



万能函数：

void *func (void *parameter); typedef void *(*uf) (void *para);


其中，(*uf)是万能函数的指针


啊注意，然后老师就开始讲多线程了！


什么是单线程？看下面这个例子：






提问：这个函数输出是什么？

某人答：print

追问：输出几个print？打了几遍？

某人答：一遍

旭哥：五遍

然后老师说：旭哥说的对啊，hello打了五遍，world打了五遍。（有个sleep(1)，他的意思是每次执行完程序之后休眠1秒，所以打印十次，休眠十秒。）





但是如果把函数做成并发的话，hello和world的顺序就不好确定了。

有什么区别呢？

1.头文件变了，变成
include <pthread.h>
了

2.调用函数变成使用万能函数了。



提问：这个函数有几个线程？

答案：三个，因为两个pthread_creat和一个main，别忘了main也算一个线程。



使用pthread_join可以等待子进程全部执行完之后再结束。要是没等子进程执行完就结束的话程序就崩了。


然后老师输入
gcc -pthread hello_multi.c -o hp
将多线程的代码编译了一下：


time可以看程序的执行时间，输入
time ./hp
发现：两个程序并发了，即“你休眠我进行”，并发之后程序执行用了5s，这样就节省了时间。




然后老师用多线程对变量依次加一，共加了5000次，本来答案应该是1万，可是程序显示答案数值还不到6000，


为什么呢？哪里错了呢？

这就涉及到了“同步&互斥”问题。要用PV原理解决“同步&互斥”导致的资源不足问题。


接下来老师简单讲解了一下什么是同步，什么是互斥。


什么是互斥？同时刻只能有一个人使用。那什么是同步？同步显然是互斥的特例。

互斥问题和我们到商场存包很类似，存包的时候使用资源，存完包之后要释放资源给别人用，所以根据PV原理，先P一下把柜子锁起来，用完柜子之后V一下释放掉，给别人来用。



那刚刚那个问题怎么解决？

加了一个
pthread_mutex_unlock
函数，程序来了先锁一下，





之后是什么效果？之后就对了，答案变成1万了。互斥问题我们用“锁”解决，同步问题用“信号量”解决。



大家看一下书上的“读写模型”和“生产者&消费者”模型，然后做蓝墨云上的新练习。


~结束~

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