C语言必杀技3行代码把运行速度提升4倍

需求场景

变态BOSS对奇牛程序员的苛刻要求：

把新研发的医疗设备，计算速度再提高两倍！

BOSS: “不计研发成本，必须把计算速度提高2倍以上！我们要有碾压优势！” 

 原问题抽象示例：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>

int main(void) {
	// 返回操作系统启动后到现在的毫秒数
	DWORD start_time = GetTickCount();

	double sum = 0;
	for (int i = 0; i <= 100000000; i++) {  //计算1亿次
		sum += i;
	}
	
	DWORD end_time = GetTickCount();

	printf("%ld\n", end_time - start_time);
	printf("%f\n", sum);
	return 0;
}

测试发现，需要296ms。

 启用OpenMP

 优化后的代码：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
#include <omp.h>

int main(void) {
	// 设置线程数，一般设置的线程数不超过CPU核心数，这里开4个线程执行并行代码段
    omp_set_num_threads(4);

	// 返回操作系统启动后到现在的毫秒数
	DWORD start_time = GetTickCount();

	double sum = 0;
	#pragma omp parallel
	{
		#pragma omp for reduction (+:sum)
		for (int i = 0; i <= 100000000; i++) { 
			sum += i;
		}
	}

	DWORD end_time = GetTickCount();

	printf("%ld\n", end_time - start_time);
	printf("%f\n", sum);
	return 0;
}

速度提升近5倍！

程序员的维度空间

1. 程序员的零维空间

小白，鸿蒙初始。

1. 程序员的一维空间

单线程模型。

从main函数开始，一路跑到底。

1. 程序员的二维空间

多线程，实现第一次飞跃。

比如：QQ

一边视频聊天

一边收发文件

一边文字聊天

程序中，同时执行多个函数！！！

520 浪漫烟花：不完美的: 有点卡 因为是单线程实现

多线程方案：

1. Win32多线程
2. linux多线程
3. C++新特性的多线程

Win32多线程Demo

#include <stdio.h>
#include<windows.h>
#include "omp.h"

struct data {
	int min;
	int max;
};

DWORD WINAPI ThreadFuncFirst(LPVOID param)
{
	data* arg = (data*)param;
	DWORD ret = 0;
	for (int i = arg->min; i <= arg->max; i++) {
		ret += i;
	}
	return ret;
}

int main(void) {
	struct data data1 = { 1,50 };
	struct data data2 = { 51,100 };

	DWORD dwThreadID = 0;
	HANDLE handleFirst = CreateThread(NULL, 0, ThreadFuncFirst, LPVOID(&data1), 0, &dwThreadID);
	HANDLE handleSecond = CreateThread(NULL, 0, ThreadFuncFirst, LPVOID(&data2), 0, &dwThreadID);

	WaitForSingleObject(handleFirst, INFINITE);//等待线程返回
	WaitForSingleObject(handleSecond, INFINITE);

	DWORD exitCode1 = 0; //用来保存线程结束时的返回值
	DWORD exitCode2 = 0;
	GetExitCodeThread(handleFirst, &exitCode1);
	GetExitCodeThread(handleSecond, &exitCode2);

	CloseHandle(handleFirst); // 线程函数执行完后释放资源（销毁线程）
	CloseHandle(handleSecond);

	printf("%d\n", exitCode1);
	printf("%d\n", exitCode2);
	printf("%d\n", exitCode1 + exitCode2);

	return 0;
}

1. 程序员的三维空间

程序员的三维空间-线程池。

为什么要使用线程池

WEB服务器、数据库服务器的核心问题：

单位时间内，有海量请求！

传统方案的线程执行过程分为三个过程：

T1：线程创建时间

T2：线程执行时间

T3：线程销毁时间

传统的多线程模型，难以解决：

1. 频繁的创建线程、销毁线程，导致CPU效率不高
2. 同时创建太多线程，导致系统反而变慢，甚至崩溃

线程池原理剖析

程序启动后，立即创建一定数量的线程(N1)，放入空闲队列。

这些线程都是处于阻塞（Suspended）状态，不消耗CPU，占用较小的内存空间。

当任务到来后，从空闲队列中选择一个空闲线程，把任务传入此线程中运行。

在任务执行完后，线程不销毁，继续在队列中等待任务。

当N1个线程都在处理任务后，缓冲池自动创建一定数量的新线程，作为备用。

当系统比较空闲时，线程池自动销毁一部分线程，回收系统资源。

关键问题：多线程的同步技术，线程池的框架实现。

 

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