学习笔记七

一、作业要求

自学教材第4章，提交学习笔记（10分），评分标准如下

1. 知识点归纳以及自己最有收获的内容，选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容 （4分）

“我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题”

核心是要求GPT：“请你以苏格拉底的方式对我进行提问”

然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问AI：“你的理解（回答）是什么？”

如果你觉得差不多了，可以先问问GPT：“针对我XXX知识点，我理解了吗？”

GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT：“我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。

2. 问题与解决思路，遇到问题最先使用chatgpt等AI工具解决，并提供过程截图（3分）

3. 实践过程截图，代码链接（2分）

4. 其他（知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等）（1分）

二、知识点总结

1. 并行计算导论

1.1 顺序算法与并行算法

在描述顺序算法中，常用一个begin-end代码块列出算法。

• begin-end代码块中的顺序算法可能包含多个步骤，所有步骤都是通过某个任务依次执行的。

• cobegin-coend代码块指定并行算法的独立任，所有任务都是并行执行的。

1.2 并行性与并发性

在理想情况下，并行算法中的所有任务都应该同时实时执行。

2. 线程

2.1 线程的原理

在进程模型中，进程是独立的执行单元。所有进程均在内核模式或用户模式下执行。在内核模式下，各进程在唯一地址空间上执行，与其他进程是分开的。虽然每个进程都是一个独立的单元，但是它只有一个执行路径。

2.2 线程的优点

与进程相比，线程有许多优点：

1. 线程创建和切换速度更快

2. 线程的响应速度更快

3. 线程更适合并行计算

2.3 线程的缺点

另一方面，线程也有一些缺点，其中包括：

1. 由于地址空间共享，线程需要来自用户的明确同步。

2. 许多库函数可能对线程不安全，例如传统 strtok()函数。

3. 在单CPU系统上，使用线程解决问题实际上要比使用顺序程序慢，这是由在运行时创建线程和切换上下文的系统开销造成的。

3. 线程操作

线程操作的执行轨迹与进程类似。线程可在内核模式或用户模式下执行。在用户模式下，线程在进程的相同地址空间中执行，但每个线程都有自己的执行堆栈。线程是独立的执行单元，可根据操作系统内核的调度策略，对内核进行系统调用，变为挂起、激活以继续执行等。

4. 线程管理函数

4.1 创建线程

int pthread_create(pthread_t *thread_id，pthread_attr_t *attr,void *(*func)(void*), void *arg);

4.2 线程ID

线程ID是一种不透明的数据类型，取决于实现情况。因此，不应该直接比较线程ID。如果需要，可以使用pthread_equal()函数对它们进行比较。

int pthread_equal(pthread_t t1,pthread_t t2);

如果是不同的线程，则返回0，否则返回非0

4.3 线程终止

线程函数结束后，线程即终止。或者，线程可以调用函数

void pthread_exit(void *status);

进行显式终止，其中状态是线程的退出状态。通常，0退出值表示正常终止，非0值表示异常终止

4.4 线程连接

一个线程可以等待另一个线程的终止，通过：

int pthread_join (pthread_t thread, void **status ptr);

终止线程的退出状态以status_ptr返回。

5. 线程同步

5.1 互斥量

最简单的同步工具是锁，它允许执行实体仅在有锁的情况下才能继续执行。在Pthread中，锁被称为互斥量，意思是相互排斥。互斥变量是用pthread_mutex_t类型声明的，在使用之前必须对他们进行初始化，有两种方法可以初始化互斥量。

• 静态方法：定义互斥变量m，并使用默认属性对其进行初始化。

pthreaa_mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER；

• 动态方法：使用pthread_ mutex _init()函数，可通过attr参数设置互斥属性，如：

pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *m，pthread_mutexattr_t，*attr);

5.2 死锁预防

死锁是一种状态，在这种状态下，许多执行实体相互等待，因此都无法继续下去，一种简单的死锁预防是对互斥量进行排序，并确保每个线程只在一个方向请求互斥量，这样请求序列中就不会有循环。

5.3 条件变量

条件变量提供了一种线程协作的方法，首先获取相关的互斥量。然后，它在互斥量的临界区内执行操作，然后释放互斥量。

5.4 信号量

信号量是进程同步的一般机制，也是一种数据结构

struct sem{
  int value;
  struct process *queue
}s;

三、代码实现

编译显示pthread是未定义的引用

通过chatgpt询问，在代码命令后加入-pthread，编译通过

四、利用chatgpt提问