【0803作业】创建两个线程：其中一个线程拷贝图片的前半部分，另一个线程拷贝后半部分（4种方法）

方法一：使用pthread_create、pthread_exit、pthread_join函数【两个线程不共用同一份资源】

        先在主函数创建并清空拷贝的目标文件，再创建两个线程，在两个线程内部同时打开要读取的文件以及要拷贝的目标文件（两个线程不共用同一份资源）。

使用到的函数：

1. 标准IO函数（fprintf）【用于打印错误信息】
2. 文件IO函数（open、close、lseek）
3. 有关线程的函数（pthread_create、pthread_exit、pthread_join）

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <head.h>
//线程的执行体
void* callback_1(void* arg)   //void* arg = (void*)&c
{umask(0);int fp_r=open("./1.png",O_RDONLY);                                               if(fp_r < 0){ERR_MSG("open");}int fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY);if(fp_w <0){ERR_MSG("open");}char c = 0;off_t len=lseek(fp_r,0,SEEK_END);int i=0;lseek(fp_r,0,SEEK_SET);lseek(fp_w,0,SEEK_SET);for(i=0;i<len/2;i++){bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);}close(fp_r);close(fp_w);printf("前半部分拷贝完毕\n");pthread_exit(NULL);
}
void* callback_2(void* arg)
{umask(0);int fp_r=open("./1.png",O_RDONLY);if(fp_r < 0){ERR_MSG("open");}int fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY);if(fp_w < 0){ERR_MSG("open");}char c = 0;off_t len=lseek(fp_r,0,SEEK_END);int i=0;lseek(fp_r,len/2,SEEK_SET);lseek(fp_w,len/2,SEEK_SET);for(i=0;i<len/2;i++){bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,sizeof(c));write(fp_w,&c,sizeof(c));}close(fp_r);close(fp_w);printf("后半部分拷贝完毕\n");pthread_exit(NULL);}
int main(int argc, const char *argv[])
{//两个线程在拷贝前，确保文件w存在，且是清空状态int fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fp_w <0){ERR_MSG("open");}close(fp_w);pthread_t tid_1,tid_2;if(pthread_create(&tid_1,NULL,callback_1,NULL) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_1,NULL);if(pthread_create(&tid_2,NULL,callback_2,NULL)!=0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_2,NULL);printf("主线程准备退出... ...\n");return 0;
}

方法二：使用结构体【两个线程共享同一份资源】

        创建一个结构体用于存放需要打开的两个文件文件标识符、需要拷贝的字节大小。

        在主函数中打开两个文件，计算好需要拷贝的字节大小，再创建两个线程，将结构体fileinfo的地址传递到线程中（强转成（void*）类型再传，否则报错），线程中用指针void* arg接fileinfo的地址。线程中需要将指针arg的地址转为struct Msg类型。

        PS：两个线程共享同一份资源，使用pthread_exit函数使线程1先完成拷贝（与sleep达到的效果一致）。

使用到的函数：

1. 结构体struct
2. 标准IO函数（fprintf）【用于打印错误信息】
3. 文件IO函数（open、close、lseek）
4. 有关线程的函数（pthread_create、pthread_exit、pthread_join）

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <head.h>
struct Msg
{int fp_r;int fp_w;off_t size;
};
//线程1的执行体:拷贝前半部分
void* callback_1(void* arg)   //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *tp=(struct Msg*)arg;int fp_r=tp->fp_r;int fp_w=tp->fp_w;off_t size=tp->size;//将光标偏移到开头，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,0,SEEK_SET);lseek(fp_w,0,SEEK_SET);char c = 0;for(int i=0;i<size/2;i++){bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);}printf("前半部分拷贝完毕\n");pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
//线程2的执行体
void* callback_2(void* arg)  //void* arg = &fileinfo
{//sleep(5);//主动放弃cpu资源，让线程1先执行struct Msg *tp=(struct Msg*)arg;int fp_r=tp->fp_r;int fp_w=tp->fp_w;off_t size=tp->size;//将光标偏移到size/2的位置，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,size/2,SEEK_SET);lseek(fp_w,size/2,SEEK_SET);char c = 0;for(int i=0;i<size/2;i++){bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,sizeof(c));write(fp_w,&c,sizeof(c));}printf("后半部分拷贝完毕\n");pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
int main(int argc, const char *argv[])
{struct Msg fileinfo;//以读的方式打开1.pngfileinfo.fp_r=open("./1.png",O_RDONLY);if(fileinfo.fp_r < 0){ERR_MSG("open");return -1;}//以写的方式打开并创建（若存在则清空）copy.pngfileinfo.fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fileinfo.fp_w <0){ERR_MSG("open");return -1;}//计算需要拷贝的字节大小fileinfo.size=lseek(fileinfo.fp_r,0,SEEK_END);//创建2个线程pthread_t tid_1,tid_2;if(pthread_create(&tid_1,NULL,callback_1,(void *)&fileinfo) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_1,NULL);//阻塞等待线程1完成if(pthread_create(&tid_2,NULL,callback_2,(void *)&fileinfo) !=0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_2,NULL);//阻塞等待线程2完成//关闭文件close(fileinfo.fp_r);close(fileinfo.fp_w);printf("主线程准备退出\n");return 0;
}

方法三：互斥锁【两个线程共享同一份资源】

       创建一个结构体用于存放需要打开的两个文件文件标识符、需要拷贝的字节大小；将互斥锁初始化。

达到的效果：

• 拷贝完前半部分或后半部分解锁

        PS：两个线程共享同一份资源，利用互斥锁完成任务。

使用到的函数：

1. 结构体struct
2. 标准IO函数（fprintf）【用于打印错误信息】
3. 文件IO函数（open、close、lseek）
4. 有关线程的函数（pthread_create、pthread_exit、pthread_join）
5. 互斥锁（创建互斥锁pthread_mutex_init、上锁pthread_mutex_lock、解锁pthread_mutex_unlock、销毁互斥锁pthread_mutex_destroy）

修改后：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <head.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//临界资源
struct Msg
{int fp_r;int fp_w;off_t size;pthread_mutex_t mutex;//互斥锁
};
//线程1的执行体:拷贝前半部分
void* callback_1(void* arg)   //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *fileinfo=(struct Msg*)arg;int fp_r=fileinfo->fp_r;int fp_w=fileinfo->fp_w;off_t size=fileinfo->size;char c = 0;/************************临界区***************************///上锁pthread_mutex_lock(&fileinfo->mutex);//将光标偏移到开头，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,0,SEEK_SET);lseek(fp_w,0,SEEK_SET);for(int i=0;i<size/2;i++){//bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);}printf("前半部分拷贝完毕\n");//解锁pthread_mutex_unlock(&fileinfo->mutex);/************************临界区***************************/pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
//线程2的执行体
void* callback_2(void* arg)  //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *fileinfo=(struct Msg*)arg;int fp_r=fileinfo->fp_r;int fp_w=fileinfo->fp_w;off_t size=fileinfo->size;char c = 0;/************************临界区***************************///上锁pthread_mutex_lock(&fileinfo->mutex);//将光标偏移到size/2的位置，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,size/2,SEEK_SET);lseek(fp_w,size/2,SEEK_SET);for(int i=0;i<size/2;i++){//bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);}printf("后半部分拷贝完毕\n");//解锁pthread_mutex_unlock(&fileinfo->mutex);/************************临界区***************************/pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
int main(int argc, const char *argv[])
{struct Msg fileinfo;//以读的方式打开1.pngfileinfo.fp_r=open("./1.png",O_RDONLY);if(fileinfo.fp_r < 0){ERR_MSG("open");return -1;}//以写的方式打开并创建（若存在则清空）copy.pngfileinfo.fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fileinfo.fp_w <0){ERR_MSG("open");return -1;}//计算需要拷贝的字节大小fileinfo.size=lseek(fileinfo.fp_r,0,SEEK_END);//申请一个互斥锁pthread_mutex_init(&fileinfo.mutex,NULL);//创建2个线程pthread_t tid_1,tid_2;if(pthread_create(&tid_1,NULL,callback_1,(void *)&fileinfo) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}//pthread_detach(tid_1);  //分离线程1if(pthread_create(&tid_2,NULL,callback_2,(void *)&fileinfo) !=0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_1,NULL);//阻塞等待线程1完成pthread_join(tid_2,NULL);//阻塞等待线程2完成//销毁互斥锁pthread_mutex_destroy(&fileinfo.mutex);//关闭文件close(fileinfo.fp_r);close(fileinfo.fp_w);printf("主线程准备退出\n");return 0;
}

错误：将线程1分离

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <head.h>
//临界资源
struct Msg
{int fp_r;int fp_w;off_t size;pthread_mutex_t mutex;//互斥锁
};
//线程1的执行体:拷贝前半部分
void* callback_1(void* arg)   //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *fileinfo=(struct Msg*)arg;/************************临界区***************************///上锁pthread_mutex_lock(&fileinfo->mutex);int fp_r=fileinfo->fp_r;int fp_w=fileinfo->fp_w;off_t size=fileinfo->size;//将光标偏移到开头，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,0,SEEK_SET);lseek(fp_w,0,SEEK_SET);char c = 0;for(int i=0;i<size/2;i++){bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);}printf("前半部分拷贝完毕\n");//解锁pthread_mutex_unlock(&fileinfo->mutex);/************************临界区***************************/pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
//线程2的执行体
void* callback_2(void* arg)  //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *fileinfo=(struct Msg*)arg;/************************临界区***************************///上锁pthread_mutex_lock(&fileinfo->mutex);int fp_r=fileinfo->fp_r;int fp_w=fileinfo->fp_w;off_t size=fileinfo->size;//将光标偏移到size/2的位置，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,size/2,SEEK_SET);lseek(fp_w,size/2,SEEK_SET);char c = 0;for(int i=0;i<size/2;i++){bzero(&c,sizeof(c));read(fp_r,&c,sizeof(c));write(fp_w,&c,sizeof(c));}printf("后半部分拷贝完毕\n");//解锁pthread_mutex_unlock(&fileinfo->mutex);/************************临界区***************************/pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
int main(int argc, const char *argv[])
{struct Msg fileinfo;//以读的方式打开1.pngfileinfo.fp_r=open("./1.png",O_RDONLY);if(fileinfo.fp_r < 0){ERR_MSG("open");return -1;}//以写的方式打开并创建（若存在则清空）copy.pngfileinfo.fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fileinfo.fp_w <0){ERR_MSG("open");return -1;}//计算需要拷贝的字节大小fileinfo.size=lseek(fileinfo.fp_r,0,SEEK_END);//申请一个互斥锁pthread_mutex_init(&fileinfo.mutex,NULL);//创建2个线程pthread_t tid_1,tid_2;if(pthread_create(&tid_1,NULL,callback_1,(void *)&fileinfo) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_detach(tid_1);  //分离线程1if(pthread_create(&tid_2,NULL,callback_2,(void *)&fileinfo) !=0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_2,NULL);//阻塞等待线程2完成//关闭文件close(fileinfo.fp_r);close(fileinfo.fp_w);printf("主线程准备退出\n");//销毁互斥锁pthread_mutex_destroy(&fileinfo.mutex);return 0;
}

方法四：互斥锁【两个线程共享同一份资源】

       创建一个结构体用于存放需要打开的两个文件文件标识符、需要拷贝的字节大小；将互斥锁初始化。

​​​​​​​达到的效果：

• 记录拷贝的位置，给偏移量和offset上锁。记录完fooset的数据后解锁
• 可两个线程切换拷贝

        PS：两个线程共享同一份资源，利用互斥锁完成任务。

使用到的函数：

1. 结构体struct
2. 标准IO函数（fprintf）【用于打印错误信息】
3. 文件IO函数（open、close、lseek）
4. 有关线程的函数（pthread_create、pthread_exit、pthread_join）
5. 互斥锁（创建互斥锁pthread_mutex_init、上锁pthread_mutex_lock、解锁pthread_mutex_unlock、销毁互斥锁pthread_mutex_destroy）

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <head.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//临界资源
struct Msg
{int fp_r;int fp_w;off_t size;pthread_mutex_t mutex;//互斥锁
};
//线程1的执行体:拷贝前半部分
void* callback_1(void* arg)   //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *fileinfo=(struct Msg*)arg;int fp_r=fileinfo->fp_r;int fp_w=fileinfo->fp_w;off_t size=fileinfo->size;char c = 0;off_t offset=0;for(int i=0;i<size/2;i++){/******************临界区*******************///上锁pthread_mutex_lock(&fileinfo->mutex);//将光标偏移到开头，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,offset,SEEK_SET);lseek(fp_w,offset,SEEK_SET);read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);offset=lseek(fp_r,0,SEEK_CUR);//解锁pthread_mutex_unlock(&fileinfo->mutex);/****** ************临界区*******************/}printf("前半部分拷贝完毕\n");pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
//线程2的执行体
void* callback_2(void* arg)  //void* arg = &fileinfo
{struct Msg *fileinfo=(struct Msg*)arg;int fp_r=fileinfo->fp_r;int fp_w=fileinfo->fp_w;off_t size=fileinfo->size;char c = 0;off_t offset=size/2;for(int i=0;i<size/2;i++){/*******************临界区*******************///上锁pthread_mutex_lock(&fileinfo->mutex);//将光标偏移到size/2的位置，拷贝size/2个字节到目标文件中lseek(fp_r,offset,SEEK_SET);lseek(fp_w,offset,SEEK_SET);read(fp_r,&c,1);write(fp_w,&c,1);offset=lseek(fp_r,0,SEEK_CUR);//解锁pthread_mutex_unlock(&fileinfo->mutex);                                                            /******************临界区*********************/}printf("后半部分拷贝完毕\n");pthread_exit(NULL);//退出分支线程
}
int main(int argc, const char *argv[])
{struct Msg fileinfo;//以读的方式打开1.pngfileinfo.fp_r=open("./1.png",O_RDONLY);if(fileinfo.fp_r < 0){ERR_MSG("open");return -1;}//以写的方式打开并创建（若存在则清空）copy.pngfileinfo.fp_w=open("./copy.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fileinfo.fp_w <0){ERR_MSG("open");return -1;}//计算需要拷贝的字节大小fileinfo.size=lseek(fileinfo.fp_r,0,SEEK_END);//申请一个互斥锁pthread_mutex_init(&fileinfo.mutex,NULL);//创建2个线程pthread_t tid_1,tid_2;if(pthread_create(&tid_1,NULL,callback_1,(void *)&fileinfo) != 0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}if(pthread_create(&tid_2,NULL,callback_2,(void *)&fileinfo) !=0){fprintf(stderr, "pthread_create failed __%d__\n",__LINE__);return -1;}pthread_join(tid_1,NULL);//阻塞等待线程2完成pthread_join(tid_2,NULL);//阻塞等待线程2完成//销毁互斥锁pthread_mutex_destroy(&fileinfo.mutex);//关闭文件close(fileinfo.fp_r);close(fileinfo.fp_w);printf("主线程准备退出\n");return 0;
}