线程的同步和进程的通讯

线程同步机制:

各个线程可以访问进程中的公共变量,资源,所以使用多线程的过程中需要注意的问题是如何防止两个或两个以上的线程同时访问同一个数据,以免破坏数据的完整性。数据之间的相互制约包括
1、直接制约关系,即一个线程的处理结果,为另一个线程的输入,因此线程之间直接制约着,这种关系可以称之为同步关系
2、间接制约关系,即两个线程需要访问同一资源,该资源在同一时刻只能被一个线程访问,这种关系称之为线程间对资源的互斥访问,某种意义上说互斥是一种制约关系更小的同步。

线程间的同步方式有四种:

临界区(Critical Section)、互斥量(Mutex)、事件(Event)、信号量(Semaphore)
1、临界区

又称阻塞,通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码,速度快,适合控制数据访问。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问,如果有多个线程试图访问公共资源,那么在有一个线程进入后,其他试图访问公共资源的线程将被挂起,并一直等到进入临界区的线程离开,临界区在被释放后,其他线程才可以抢占。
使用临界区域的第一个忠告就是不要长时间锁住一份资源。这里的长时间是相对的,视不同程序而定。对一些控制软件来说,可能是数毫秒,但是对另外一些程序来说,可以长达数分钟。但进入临界区后必须尽快地离开,释放资源。如果不释放的话,会如何?答案是不会怎样。如果是主线程(GUI线程)要进入一个没有被释放的临界区,呵呵,程序就会挂了!临界区域的一个缺点就是:Critical Section不是一个核心对象,无法获知进入临界区的线程是生是死,如果进入临界区的线程挂了,没有释放临界资源,系统无法获知,而且没有办法释放该临界资源
2、互斥量

采用互斥对象机制。只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限,因为互斥对象只有一个,所以能保证公共资源不会同时被多个线程访问。互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享,还能实现不同应用程序的公共资源安全共享
互斥比较类似阻塞,关键在于互斥可以跨进程的线程同步,而且等待一个被锁住的Mutex可以设定TIMEOUT,不会像Critical Section那样无法得知临界区域的情况,而一直死等。很多只允许应用程序运行一次的实例就是用互斥方法来实现的。当一个互斥对象不再被一个线程所拥有,它就处于发信号状态。此时首先调用waitForsingleobject()的线程就成为该互斥对象的拥有者,此互斥对象设为不发信号状态。当线程调用releaseMutex()并传递一个互斥对象的句柄作为参数时,这种拥有关系就被解除,互斥对象重新进入发信号状态。
3、信号量:

它允许多个线程在同一时刻访问同一资源,但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目, 信号量增加了资源计数的功能,预定数目的线程允许同时进入要同步的代码。
4、事件

通过通知操作的方式来保持线程的同步,还可以方便实现对多个线程的优先级比较的操作。

进程通讯机制:

进程间通信又称IPC(Inter-Process Communication),指多个进程之间相互通信,交换信息的方法。根据进程通信时信息量大小的不同,可以将进程通信划分为两大类型:
1、低级通信,控制信息的通信(主要用于进程之间的同步,互斥,终止和挂起等等控制信息的传递)
2、高级通信,大批数据信息的通信(主要用于进程间数据块数据的交换和共享,常见的高级通信有管道,消息队列,共享内存等).

资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/9e7ef05254f8 行列式是线性代数的核心概念,在求解线性方程组、分析矩阵特性以及几何计算中都极为关键。本教程将讲解如何用C++实现行列式的计算,重点在于如何输出分数形式的结果。 行列式定义如下:对于n阶方阵A=(a_ij),其行列式由主对角线元素的乘积,按行或列的奇偶性赋予正负号后求得到,记作det(A)。例如,2×2矩阵的行列式为det(A)=a11×a22-a12×a21,而更高阶矩阵的行列式可通过Laplace展开或Sarrus规则递归计算。 在C++中实现行列式计算时,首先需定义矩阵类或结构体,用二维数组存储矩阵元素,并实现初始化、加法、乘法、转置等操作。为支持分数形式输出,需引入分数类,包含分子分母两个整数,并提供与整数、浮点数的转换以及加、减、乘、除等运算。C++中可借助std::pair表示分数,或自定义结构体并重载运算符。 计算行列式的函数实现上,3×3及以下矩阵可直接按定义计算,更大矩阵可采用Laplace展开或高斯 - 约旦消元法。Laplace展开是沿某行或列展开,将矩阵分解为多个小矩阵的行列式乘积,再递归计算。在处理分数输出时,需注意避免无限循环除零错误,如在分数运算前先约简,确保分子分母互质,且所有计算基于整数进行,最后再转为浮点数,以避免浮点数误差。 为提升代码可读性可维护性,建议采用面向对象编程,将矩阵类分数类封装,每个类有明确功能接口,便于后续扩展如矩阵求逆、计算特征值等功能。 总结C++实现行列式计算的关键步骤:一是定义矩阵类分数类;二是实现矩阵基本操作;三是设计行列式计算函数;四是用分数类处理精确计算;五是编写测试用例验证程序正确性。通过这些步骤,可构建一个高效准确的行列式计算程序,支持分数形式计算,为C++编程线性代数应用奠定基础。
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