我如何让 pthreads 做循环求和？答案

【问题标题】：How do i make c threads do cyclyc sum?我如何让 pthreads 做循环求和？
【发布时间】：2022-11-18 03:37:02
【问题描述】：

所以我正在处理这个程序，它的要点是我需要对线程进行一些操作，遵循下一个 shcheme：第 j 个线程 Hj 计算一组 100 次连续迭代的总和，进行循环组在所有线程中的分布。例如，如果 H = 4，则线程 H2 执行迭代计算 [100..199, 500..599, 900..999, ...]。为确保不会发生数据竞争，每个线程都必须在不同的总和变量上工作。然后在加入线程后比较线程获得的结果和顺序完成的结果。

这是代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/time.h>

#define H 4

double res[H] = {0};


//Time function

float restar_tiempo(struct timeval *inicio, struct timeval *fin) {
    return (fin->tv_sec - inicio->tv_sec) + 1e-6 * (fin->tv_usec - inicio->tv_usec);
}

//Thread function
void *_hilo(void *arg) {
    int a = * ((int*)arg);

    double pi = 0;

    double n = 100 * a;
    while (n < 10000000) {
        res[a] += (pow(-1, n) / pow(4, n)) * ((2 / (4 * n + 1)) + (2 / (4 * n + 2)) + (1 / (4 * n + 3)));
        pi++;
        n++;
        if ((int) n % 100 == 0)
            n += (H - 1)*100;
    }  
    printf("Result on thread[%d]: %f\n", a, res[a]);
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t hilo[H];
    struct timeval in, mid, fin;

    gettimeofday(&in, NULL);
    for (int i = 0; i < H; i++) {

        int* p = malloc(sizeof (int));
        *p = i;
        printf("Esto es i: %d\n", i);
        res[i] = 0;

        if (pthread_create(&hilo[i], NULL, _hilo,  p) != 0) {
            perror(" Error creando hilo");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        free(p);
    }

    //Join
    for (int i = 0; i < H; i++)
        pthread_join(hilo[i], NULL);


    //Partial sum
    double f = 0;
    for (int i = 0; i < H; i++){
        printf("Resultado parcial de hilo %d: %f\n", i, res[i]);
        f += res[i];
    }
    //Total partial sum
    printf("Resultado total: %lf\n", f);
    //printf("Hola/n");
    gettimeofday(&mid, NULL);


    //Secuential sum
    double s = 0;
    for (double n = 0; n < 10000000; n++)
        s += (pow(-1, n) / pow(4, n)) * ((2 / (4 * n + 1)) + (2 / (4 * n + 2)) + (1 / (4 * n + 3)));


    //Print secuential
    printf("Resultado secuencial: %f\n", s);
    gettimeofday(&fin, NULL);

    //Result diff
    printf("Diferencia resultados: %f\n", fabs(f - s));

    //Time threads
    printf("Tiempo por hilos: %f\n", restar_tiempo(&in, &mid));

    //Secuential time
    printf("Tiempo secuencial: %f\n", restar_tiempo(&mid, &fin));

    //Time diff
    printf("Diferencia tiempos: %f\n", restar_tiempo(&in, &mid) - restar_tiempo(&mid, &fin));

    return 0;
}

我可以在没有警告的情况下编译所有内容，但是当我执行程序时，第一个线程提供的结果不稳定，因为它在执行之间发生变化（其余线程显示 0，因为它们使用的值非常少）。在线程函数内部和执行连接后添加一些打印的示例：

First execution:

This is i:0
This is i:1
This is i:2
This is i:3
//Inside thread funct
Thread result[2]: 0.000000
Thread result[2]: 0.000000
Thread result[3]: 0.000000
Thread result[0]: 3.141593
//After join
Partial result of thread 0: 3.141593
Partial result of thread 1: 0.000000
Partial result of thread 2: 0.000000
Partial result of thread 3: 0.000000
Total result: 3.141593
Sequential result: 3.141593
Difference results: 0.000000
Time per threads: 0.183857
Sequential time: 0.034788
Difference times: 0.149069

Second execution:

This is i:0
This is i:1
This is i:2
This is i:3
Thread result[2]: 0.000000
Thread result[0]: 6.470162
Thread result[0]: 6.470162
Thread result[3]: 0.000000
Partial result of thread 0: 6.470162
Partial result of thread 1: 0.000000
Partial result of thread 2: 0.000000
Partial result of thread 3: 0.000000
Total result: 6.470162
Sequential result: 3.141593
Difference results: 3.328570
Time per threads: 0.189794
Sequential time: 0.374017
Difference times: -0.184223

我怎样才能使总和正常工作？我觉得跟函数_hilo中的arg，或者后面用int a强制转换的int有关系。（请原谅语言的混合，我说西班牙语，所以大多数 printfs 都是用所说的语言。不要介意它们，带有结果示例的块有翻译）

【问题讨论】：

看看 1/4^n 有多小。线程 0 以外的线程计算的值太小，无法显示在 %f 打印的数字中。您可以使用%g 来查看它们的值，但它们仍然太小而无法更改总和。
当你回答时我才意识到这一点。尽管如此，第一个线程仍无法正常工作，我将用另一个案例更新示例。

标签： c multithreading sum

【解决方案1】：

好吧，我解决了它，但我不知道为什么它会像这样完全工作或者为什么会导致问题。我刚刚删除了 free (p) 声明，现在它就像一个魅力。如果有人可以启发我为什么会发生这种情况，我将不胜感激。

【讨论】：