c - 使用 pthreads 来加速从 0 到 N 计算质数的处理。我使用它们是否正确？

Question

我正在编写代码，利用 8 个 pthread 来计算从 0 到 N 的素数以加快该过程。我已经在线研究了 C 中的多线程，但我仍然不确定在这种情况下我是否正确使用了它们。他们真的在加快我程序的执行时间吗？如果我没记错的话，pthread 是同时执行它们的函数的，不是吗？

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>

#define NUM_COUNT 800
#define NUM_THREADS 8

int counter = 0; //counter to count primes
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

//function to find primes
int is_prime(int n) {
    if (n < 2)return 0;
    if (n == 2)return 1;
    if (n % 2 == 0)return 0;
    for (int i=3; i < n; i += 2) {
        if (n % i == 0) return 0;
    }
    return 1;
}

void *PrintPrimes(void *threadid) {
    int thread_start, thread_end;
    int thread_id = (int)threadid; //store thread id in thread_id
    thread_start = thread_id*(NUM_COUNT/NUM_THREADS); //determine where individual thread begins searching for primes
    thread_end = thread_start+(NUM_COUNT/NUM_THREADS); //determine where thread ends searching for primes
    for(int n = thread_start; n < thread_end; n++) {
        if (is_prime(n)) {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            counter++;
            printf("the number of primes is currently %d\n", counter);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    for(int i = 0; i < NUM_THREADS; i++){
        pthread_create(&threads[i], NULL, PrintPrimes, (void *)i);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

Answer 1

我发现代码有一些问题:

1. 您永远不会在线程上调用 pthread_join()，这意味着您的程序将在生成线程后立即退出，而不是等待它们完成——这可能不是您想要的。您应该在 main() 函数的底部添加第二个 for 循环，如下所示:

    for(int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
        pthread_join(&threads[i], NULL);
    }
   

2. main() 中对pthread_exit() 的调用是不必要的，您可以去掉它。 (它意味着从生成的 pthread 中调用以导致线程退出，没有必要从主线程调用它)

3. 从线程的计算循环中调用 printf() 会大大减慢计算速度(以至于您不再测量实际计算的性能总而言之，您实际上只是在测量 printf() 和 stdout 子系统执行的速度)

4. 保持一个共享的/全局的计数器，每次你发现一个新的质数时你都必须用一个互斥锁来保护它并不是非常有效；最好为每个线程声明一个本地/非共享的计数器变量，并递增它。然后在线程执行结束时，您可以将线程的本地计数器添加到共享/全局计数器一次，从而避免多次支付 lock()/unlock() 序列带来的同步惩罚每个线程。