C++中的多线程矩阵乘法

Question

我在使用这个并行矩阵乘法代码时遇到了问题，在尝试访问我的结构中的数据成员时一直出错。

这是我的主要功能：

struct arg_struct
{
  int* arg1;
  int* arg2;
  int arg3;
  int* arg4;
};


int main()
{
  pthread_t allthreads[4];
  int A [N*N];
  int B [N*N];
  int C [N*N];
  randomMatrix(A);
  randomMatrix(B);
  printMatrix(A);
  printMatrix(B);
  struct arg_struct *args = (arg_struct*)malloc(sizeof(struct arg_struct));
  args.arg1 = A;
  args.arg2 = B;
  int x;
  for (int i = 0; i < 4; i++)
  {
     args.arg3 = i;
     args.arg4 = C;
     x = pthread_create(&allthreads[i], NULL, &matrixMultiplication, (void*)args); 
     if(x!=0)
     exit(1);
  }

  return 0;
}

以及从另一个 C 文件中使用的 matrixMultiplication 方法：

void *matrixMultiplication(void* arguments)
{
     struct arg_struct* args = (struct arg_struct*) arguments;
     int block = args.arg3;
     int* A = args.arg1;
     int* B = args.arg2;
     int* C = args->arg4;
     free(args);
     int startln = getStartLineFromBlock(block);
     int startcol = getStartColumnFromBlock(block);
     for (int i = startln; i < startln+(N/2); i++)
     {
        for (int j = startcol; j < startcol+(N/2); j++)
        {
          setMatrixValue(C,0,i,j);
          for(int k = 0; k < N; k++)
          {
             C[i*N+j] += (getMatrixValue(A,i,k) * getMatrixValue(B,k,j));
             usleep(1);
          } 
        }
     }
}

我遇到的另一个错误是在创建线程时：“从 'void ()(int, int*, int, int*)' 到 'void* () 的无效转换(void)' [-fpermissive] "

谁能告诉我我做错了什么？

Answer 1

首先你将 C 和 C++ 混合得非常糟糕，要么使用纯 C 要么使用 C++，在 C++ 中你可以简单地使用 new 和 delete。

但是你的错误原因是你在一个地方分配arg_struct 并在4个线程中释放它。你应该为每个线程分配一个arg_struct

Answer 2

Big Boss 在他发现问题的意义上是正确的，但要添加/增强他所做的回复。

选项 1： 只需在循环中创建一个 arg_struct 并设置成员，然后将其传递：

for(...)
{
    struct arg_struct *args = (arg_struct*)malloc(sizeof(struct arg_struct)); 
    args->arg1 = A;
    args->arg2 = B;    //set up args as now...
    ...
    x = pthread_create(&allthreads[i], NULL, &matrixMultiplication, (void*)args);
    ....
}

在线程中保留free 调用，但现在您可以直接使用传递的结构，而不是在线程中创建局部变量。

选项 2： 看起来您无论如何都想将结构中的参数复制到线程中，因此您不需要动态分配。

只需创建一个 arg_struct 并设置成员，然后将其传递：

arg_struct args;
//set up args as now...
for(...)
{
   ...
   x = pthread_create(&allthreads[i], NULL, &matrixMultiplication, (void*)&args);
}

然后删除free 调用。

但是，正如 James 指出的那样，您需要在结构上的线程/父级中进行同步，以确保它没有被更改。这将意味着 Mutex 或其他一些机制。因此，将分配转移到 for 循环可能更容易开始。

第 2 部分：

我正在 Windows 上工作（所以我目前无法进行实验），但 pthread_create 参数 3 指的是定义为 void* matrixMultiplication( void* ); 的线程函数 matrixMultiplication - 它看起来对我来说是正确的（签名明智）来自男人在线页面，void* fn (void* )

对于您的第二个错误，我想我将不得不听从其他人的意见。将此帖子设为社区 wiki 条目，因此如果需要，可以将答案放入其中。

Answer 3

我不清楚你想做什么。你开始一些线程， 然后你在得到任何东西之前从main（退出进程）返回 他们的结果。

在这种情况下，我可能不直接使用任何动态分配。 （我会使用std::vector 作为矩阵，它会使用动态 内部分配。）没有理由动态分配 arg_struct，因为它可以安全地复制。当然，你必须 等到每个线程都成功提取了它的数据之前 循环构造下一个线程。这通常会使用 一个条件：新线程一旦有条件就会解除阻塞 从arg_struct 中提取参数（或者更好的是，您可以 使用boost::thread，它会为你完成这部分）。或者，你 可以使用arg_struct 的数组，但绝对没有理由 动态分配它们。 （如果由于某种原因您不能使用 std::vector 用于 A、B 和 C，您将想要分配这些 动态地，以避免堆栈溢出的任何风险。但 std::vector 是一个更好的解决方案。）

最后，当然，您必须等待所有线程完成 在离开之前main。否则，线程将继续工作 不再存在的数据。在这种情况下，您应该 pthread_join 退出 main 之前的所有线程。想必， 你也想对乘法的结果做点什么， 但无论如何，在所有线程完成之前退出main 访问矩阵将导致未定义的行为。