c 多线程编程(中进程的销毁和创建为何比线程的销毁和创建开销大)
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2023-11-30
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1. c 多线程编程,中进程的销毁和创建为何比线程的销毁和创建开销大?
线程概念
线程是操作系统能够调度和执行的基本单位,在Linux中也被称之为轻量级进程。从定义中可以看出,线程它是操作系统的概念,在不同的操作系统中的实现是不同的。
对于Linux操作系统而言,它对Thread的实现方式比较特殊。在Linux内核中,其实是没有线程的概念的,它把所有的线程当做标准的进程来实现,也就是说Linux内核,并没有为线程提供任何特殊的调度语义,也没有为线程实现特定的数据结构。取而代之的是,线程只是一个与其他进程共享某些资源的进程。每一个线程拥有一个唯一的task_struct结构,Linux内核它仅仅把线程当做一个正常的进程,或者说是轻量级进程,LWP(Lightweight processes)。
进程与线程的区别资源共享
Linux线程与进程的区别,主要体现在资源共享、调度、性能几个方面,首先看一下资源共享方面。上面也提到,线程其实是共享了某一个进程的资源,这些资源包括:
内存地址空间进程基础信息大部分数据打开的文件信号处理当前工作目录用户和用户组属性等等哪些是线程独自拥有的呢?
线程ID一系列的寄存器栈的局部变量和返回地址错误码 errno信号掩码优先级等等调度
说到调度,就得提到进程的上下文切换。上下文切换也被称作为进程调度或者任务切换,简单的来说是把CPU从一个进程或者线程切换到另一个执行。概括的来说,线程的上下文切换,要比进程更加快速,因为本质上,线程很多资源都是共享进程的,所以切换时,需要保存和切换的项是很少的。
线程上线文切换时,虚拟地址空间是不变的,但是进程上下文切换时,是需要重新映射虚拟地址空间。进程切换上下文时,进出OS内核&寄存器切换,是最大的时间支出。更模糊的代价是上下文切换时,会干扰处理器的缓存机制。当上下文切换时,处理器需要重新cache一些内存。
这里更大的一个区别时,当更改虚拟地址空间时,CPU 的 TLB 等也会被刷新,导致接下来的内存访问更加耗时,所以相对线程切换来说,进程的切换耗时更大。
性能
从性能方面,来查看一下线程与进程的对比。由于线程更加轻量,导致线程的创建速度、切换速度都要高于进程。这里就有一个疑问了,从上面提到的各个方面来看,好像线程都要优于进程,那么有没有啥缺点呢?
线程缺点线程同样也有缺点,最大的缺点是线程的不安全性,缺乏保护机制。就是上面提到的黑科技,因为线程间共享数据,一个线程可以重写另外一个线程的堆栈,导致出现一些异常的情况。除此之外,线程还有以下缺点:
共享属性:全局变量是在所有线程间共享的,访问时是需要同步加锁。很多库函数是线程非安全的,多线程编程时,需要注意这一点。线程的健壮性不强,如果一个线程crash了,那么整个应用程序就跪了。总结Linux线程是进程资源共享的一种方式,线程在创建的时候,会共享进程的虚拟地址空间、打开的文件列表、大部分数据,所以在创建和销毁的时候,比进程做的事情要少很多。
2. Java和c语言有什么不一样?
Java语言和C语言的区别还是相对比较明显的,从语言自身的定位来看,Java语言属于面向对象语言的代表,在构建复杂业务逻辑方面具有一定的优势,而C语言则是面向过程编程语言的代表。
总的来说,Java和C之间的不同,可以通过以下几个方面来进行描述:
第一:应用场景不同。Java语言属于“全场景”编程语言之一,可以应用于Web开发、Android开发、大数据开发等场景,而C语言的应用场景则相对比较集中,主要应用于操作系统开发和嵌入式开发领域。由于Java语言的应用场景更多,所以目前IT行业内Java开发的岗位也相对更多一些。
第二:技术体系不同。Java是面向对象编程语言,虽然也借鉴了C语言的很多写法,但是在技术体系的设计上更注重可移植性、安全性和可扩展性,所以Java语言更契合互联网的应用环境,这也是Java在互联网时代得到快速发展的一个重要原因。由于Java语言极强的扩展性能,所以Java语言可以在互联网时代、移动互联网时代和大数据时代都能够找到自己的位置。
第三:发展道路不同。虽然Java语言的出现要比C语言晚一些,但是Java语言的发展道路与C语言还是具有明显的区别,或者说Java的开发人员并不是想让Java取代C语言。Java语言的发展道路主要可以体现出三个特点,第一是跨平台;第二是资源整合能力强;第三是并发处理能力强。可以说Java语言在设计上是希望解决C语言之上的问题,也就是网络问题。
实际上,与Java语言同时代的Python语言,在设计思想上与Java也有很多共同点,只不过Python语言更注重库的作用,语言风格更开放(胶水语言),而Java语言依托在当时的Sun技术体系下,则显得要相对“严谨一些”,当时的Sun技术体系也想基于Java成就一个新的开发模式,只不过后来的EJB并没有取得设想的结果。
我从事互联网行业多年,目前也在带计算机专业的研究生,主要的研究方向集中在大数据和人工智能领域,我会陆续写一些关于互联网技术方面的文章,感兴趣的朋友可以关注我,相信一定会有所收获。
如果有互联网、大数据、人工智能等方面的问题,或者是考研方面的问题,都可以在评论区留言,或者私信我!
3. 如何实现高并发服务器开发?
在linux 没有实现epoll事件驱动机制之前,我们一般选择用select或者poll等IO多路复用的方法来实现并发服务程序。在大数据、高并发、集群等一些名词唱得火热之年代,select和poll的用武之地越来越有限,风头已经被epoll占尽。
本文便来介绍epoll的实现机制,并附带讲解一下select和poll。通过对比其不同的实现机制,真正理解为何epoll能实现高并发。
select()和poll() IO多路复用模型
select的缺点:
单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制,通常是1024,当然可以更改数量,但由于select采用轮询的方式扫描文件描述符,文件描述符数量越多,性能越差;(在linux内核头文件中,有这样的定义:#define __FD_SETSIZE 1024)内核 / 用户空间内存拷贝问题,select需要复制大量的句柄数据结构,产生巨大的开销;select返回的是含有整个句柄的数组,应用程序需要遍历整个数组才能发现哪些句柄发生了事件;select的触发方式是水平触发,应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO操作,那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。相比select模型,poll使用链表保存文件描述符,因此没有了监视文件数量的限制,但其他三个缺点依然存在。
拿select模型为例,假设我们的服务器需要支持100万的并发连接,则在__FD_SETSIZE 为1024的情况下,则我们至少需要开辟1k个进程才能实现100万的并发连接。除了进程间上下文切换的时间消耗外,从内核/用户空间大量的无脑内存拷贝、数组轮询等,是系统难以承受的。因此,基于select模型的服务器程序,要达到10万级别的并发访问,是一个很难完成的任务。
因此,该epoll上场了。
epoll IO多路复用模型实现机制
由于epoll的实现机制与select/poll机制完全不同,上面所说的 select的缺点在epoll上不复存在。
设想一下如下场景:有100万个客户端同时与一个服务器进程保持着TCP连接。而每一时刻,通常只有几百上千个TCP连接是活跃的(事实上大部分场景都是这种情况)。如何实现这样的高并发?
在select/poll时代,服务器进程每次都把这100万个连接告诉操作系统(从用户态复制句柄数据结构到内核态),让操作系统内核去查询这些套接字上是否有事件发生,轮询完后,再将句柄数据复制到用户态,让服务器应用程序轮询处理已发生的网络事件,这一过程资源消耗较大,因此,select/poll一般只能处理几千的并发连接。
epoll的设计和实现与select完全不同。epoll通过在Linux内核中申请一个简易的文件系统(文件系统一般用什么数据结构实现?B+树)。把原先的select/poll调用分成了3个部分:
1)调用epoll_create()建立一个epoll对象(在epoll文件系统中为这个句柄对象分配资源)
2)调用epoll_ctl向epoll对象中添加这100万个连接的套接字
3)调用epoll_wait收集发生的事件的连接
如此一来,要实现上面说是的场景,只需要在进程启动时建立一个epoll对象,然后在需要的时候向这个epoll对象中添加或者删除连接。同时,epoll_wait的效率也非常高,因为调用epoll_wait时,并没有一股脑的向操作系统复制这100万个连接的句柄数据,内核也不需要去遍历全部的连接。
下面来看看Linux内核具体的epoll机制实现思路。
当某一进程调用epoll_create方法时,Linux内核会创建一个eventpoll结构体,这个结构体中有两个成员与epoll的使用方式密切相关。eventpoll结构体如下所示:
[cpp] view plain copy struct eventpoll{ .... /*红黑树的根节点,这颗树中存储着所有添加到epoll中的需要监控的事件*/ struct rb_root rbr; /*双链表中则存放着将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件*/ struct list_head rdlist; .... }; 每一个epoll对象都有一个独立的eventpoll结构体,用于存放通过epoll_ctl方法向epoll对象中添加进来的事件。这些事件都会挂载在红黑树中,如此,重复添加的事件就可以通过红黑树而高效的识别出来(红黑树的插入时间效率是lgn,其中n为树的高度)。
而所有添加到epoll中的事件都会与设备(网卡)驱动程序建立回调关系,也就是说,当相应的事件发生时会调用这个回调方法。这个回调方法在内核中叫ep_poll_callback,它会将发生的事件添加到rdlist双链表中。
在epoll中,对于每一个事件,都会建立一个epitem结构体,如下所示:
[cpp] view plain copy struct epitem{ struct rb_node rbn;//红黑树节点 struct list_head rdllink;//双向链表节点 struct epoll_filefd ffd; //事件句柄信息 struct eventpoll *ep; //指向其所属的eventpoll对象 struct epoll_event event; //期待发生的事件类型 } 当调用epoll_wait检查是否有事件发生时,只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有epitem元素即可。如果rdlist不为空,则把发生的事件复制到用户态,同时将事件数量返回给用户。
epoll数据结构示意图
从上面的讲解可知:通过红黑树和双链表数据结构,并结合回调机制,造就了epoll的高效。
OK,讲解完了Epoll的机理,我们便能很容易掌握epoll的用法了。一句话描述就是:三步曲。
第一步:epoll_create()系统调用。此调用返回一个句柄,之后所有的使用都依靠这个句柄来标识。
第二步:epoll_ctl()系统调用。通过此调用向epoll对象中添加、删除、修改感兴趣的事件,返回0标识成功,返回-1表示失败。
第三部:epoll_wait()系统调用。通过此调用收集收集在epoll监控中已经发生的事件。
最后,附上一个epoll编程实例。
[cpp] view plain copy // // a simple echo server using epoll in linux // // 2009-11-05 // 2013-03-22:修改了几个问题,1是/n格式问题,2是去掉了原代码不小心加上的ET模式; // 本来只是简单的示意程序,决定还是加上 recv/send时的buffer偏移 // by sparkling // #include <sys/socket.h> #include <sys/epoll.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <iostream> using namespace std; #define MAX_EVENTS 500 struct myevent_s { int fd; void (*call_back)(int fd, int events, void *arg); int events; void *arg; int status; // 1: in epoll wait list, 0 not in char buff[128]; // recv data buffer int len, s_offset; long last_active; // last active time }; // set event void EventSet(myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void*), void *arg) { ev->fd = fd; ev->call_back = call_back; ev->events = 0; ev->arg = arg; ev->status = 0; bzero(ev->buff, sizeof(ev->buff)); ev->s_offset = 0; ev->len = 0; ev->last_active = time(NULL); } // add/mod an event to epoll void EventAdd(int epollFd, int events, myevent_s *ev) { struct epoll_event epv = {0, {0}}; int op; epv.data.ptr = ev; epv.events = ev->events = events; if(ev->status == 1){ op = EPOLL_CTL_MOD; } else{ op = EPOLL_CTL_ADD; ev->status = 1; } if(epoll_ctl(epollFd, op, ev->fd, &epv) < 0) printf("Event Add failed[fd=%d], evnets[%d]\n", ev->fd, events); else printf("Event Add OK[fd=%d], op=%d, evnets[%0X]\n", ev->fd, op, events); } // delete an event from epoll void EventDel(int epollFd, myevent_s *ev) { struct epoll_event epv = {0, {0}}; if(ev->status != 1) return; epv.data.ptr = ev; ev->status = 0; epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv); } int g_epollFd; myevent_s g_Events[MAX_EVENTS+1]; // g_Events[MAX_EVENTS] is used by listen fd void RecvData(int fd, int events, void *arg); void SendData(int fd, int events, void *arg); // accept new connections from clients void AcceptConn(int fd, int events, void *arg) { struct sockaddr_in sin; socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in); int nfd, i; // accept if((nfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&sin, &len)) == -1) { if(errno != EAGAIN && errno != EINTR) { } printf("%s: accept, %d", __func__, errno); return; } do { for(i = 0; i < MAX_EVENTS; i++) { if(g_Events[i].status == 0) { break; } } if(i == MAX_EVENTS) { printf("%s:max connection limit[%d].", __func__, MAX_EVENTS); break; } // set nonblocking int iret = 0; if((iret = fcntl(nfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) { printf("%s: fcntl nonblocking failed:%d", __func__, iret); break; } // add a read event for receive data EventSet(&g_Events[i], nfd, RecvData, &g_Events[i]); EventAdd(g_epollFd, EPOLLIN, &g_Events[i]); }while(0); printf("new conn[%s:%d][time:%d], pos[%d]\n", inet_ntoa(sin.sin_addr), ntohs(sin.sin_port), g_Events[i].last_active, i); } // receive data void RecvData(int fd, int events, void *arg) { struct myevent_s *ev = (struct myevent_s*)arg; int len; // receive data len = recv(fd, ev->buff+ev->len, sizeof(ev->buff)-1-ev->len, 0); EventDel(g_epollFd, ev); if(len > 0) { ev->len += len; ev->buff[len] = '\0'; printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buff); // change to send event EventSet(ev, fd, SendData, ev); EventAdd(g_epollFd, EPOLLOUT, ev); } else if(len == 0) { close(ev->fd); printf("[fd=%d] pos[%d], closed gracefully.\n", fd, ev-g_Events); } else { close(ev->fd); printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno)); } } // send data void SendData(int fd, int events, void *arg) { struct myevent_s *ev = (struct myevent_s*)arg; int len; // send data len = send(fd, ev->buff + ev->s_offset, ev->len - ev->s_offset, 0); if(len > 0) { printf("send[fd=%d], [%d<->%d]%s\n", fd, len, ev->len, ev->buff); ev->s_offset += len; if(ev->s_offset == ev->len) { // change to receive event EventDel(g_epollFd, ev); EventSet(ev, fd, RecvData, ev); EventAdd(g_epollFd, EPOLLIN, ev); } } else { close(ev->fd); EventDel(g_epollFd, ev); printf("send[fd=%d] error[%d]\n", fd, errno); } } void InitListenSocket(int epollFd, short port) { int listenFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); fcntl(listenFd, F_SETFL, O_NONBLOCK); // set non-blocking printf("server listen fd=%d\n", listenFd); EventSet(&g_Events[MAX_EVENTS], listenFd, AcceptConn, &g_Events[MAX_EVENTS]); // add listen socket EventAdd(epollFd, EPOLLIN, &g_Events[MAX_EVENTS]); // bind & listen sockaddr_in sin; bzero(&sin, sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; sin.sin_port = htons(port); bind(listenFd, (const sockaddr*)&sin, sizeof(sin)); listen(listenFd, 5); } int main(int argc, char **argv) { unsigned short port = 12345; // default port if(argc == 2){ port = atoi(argv[1]); } // create epoll g_epollFd = epoll_create(MAX_EVENTS); if(g_epollFd <= 0) printf("create epoll failed.%d\n", g_epollFd); // create & bind listen socket, and add to epoll, set non-blocking InitListenSocket(g_epollFd, port); // event loop struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; printf("server running:port[%d]\n", port); int checkPos = 0; while(1){ // a simple timeout check here, every time 100, better to use a mini-heap, and add timer event long now = time(NULL); for(int i = 0; i < 100; i++, checkPos++) // doesn't check listen fd { if(checkPos == MAX_EVENTS) checkPos = 0; // recycle if(g_Events[checkPos].status != 1) continue; long duration = now - g_Events[checkPos].last_active; if(duration >= 60) // 60s timeout { close(g_Events[checkPos].fd); printf("[fd=%d] timeout[%d--%d].\n", g_Events[checkPos].fd, g_Events[checkPos].last_active, now); EventDel(g_epollFd, &g_Events[checkPos]); } } // wait for events to happen int fds = epoll_wait(g_epollFd, events, MAX_EVENTS, 1000); if(fds < 0){ printf("epoll_wait error, exit\n"); break; } for(int i = 0; i < fds; i++){ myevent_s *ev = (struct myevent_s*)events[i].data.ptr; if((events[i].events&EPOLLIN)&&(ev->events&EPOLLIN)) // read event { ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg); } if((events[i].events&EPOLLOUT)&&(ev->events&EPOLLOUT)) // write event { ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg); } } } // free resource return 0; }4. Java和C语言各自的优势是什么?
你说的优势是什么方面呢?
技术方面?社区支持方面?企业使用方面?
计算机专业,说下自己的学习历程,大一时学习C语言,是所有语言的基础,它是一个面向过程的语言,直到大学毕业,也没学过Java,是的,只是门语言,Java是一门面向对象的语言,我那里学校教的是C++,而05年毕业那段时间,Java一下子被很多企业使用,所以开始自学Java,后来就靠它吃饭了。
如果你想靠语言来吃饭,我建议你还是学习Java吧,因为很多企业早期的系统都是用Java开发的,所以现在依然需要Java人才,而且Java的技术是面向企业级的,这种找工作好找。
C语言的话,企业级基本不用,写些底层的操作系统,这类可以考虑下,不过基本都是要科班出身的人才,如果写网络层协议的,最近大家都喜欢用Go了。
说下技术方面吧,C语言确实会比Java难点,所以学精的话,会困难点,但Java的第三方库多,很多技术实现直接用第三方库就可以了,不用自己重复写,C语言的库也有,但相对于Java还是比不了的。至于哪个先进?一个面向过程的,一个面向对象的,先进不先进不知道,不过Java可读性好。
社区生态圈的话,C语言的社区也不多,人也比较少,Java的社区人比较多,且企业级开发,有好多新的技术出现,学习的东西也比较实用。
最后,有需求才有存在的必要,所以你选择大众点比较好。
5. c程序如何使用多核cpu?
要在C程序中利用多核CPU,可以使用多线程或多进程的方法。使用多线程时,可以使用线程库(如pthread)创建多个线程,每个线程在不同的核心上运行。每个线程可以执行程序的不同部分,从而实现并行计算。
使用多进程时,可以使用进程库(如fork)创建多个子进程,每个进程在不同的核心上运行。每个进程可以执行程序的不同部分,从而实现并行计算。
在编写程序时,需要注意线程或进程之间的同步和通信,以避免竞争条件和数据不一致的问题。
6. c语言现在还有必要学吗?
C语言是计算机体系结构的基础,很多新人将C语言作为学习计算机的入门语言。作为新入门的新人,肯定会感到迷茫,很混乱,这时我们就需要适当的引导。本文教你如何滴水不漏地学完C语言,学好基础知识,把握重点,不断深入学习。
一、背景
C语言是一门面向过程的、抽象化的通用程序设计语言,广泛应用于底层开发。它诞生于美国的贝尔实验室,是由丹尼斯·里奇以肯尼斯·蓝·汤普森设计的B语言为基础发展而来。UNIX 系统是世界上第一个真正的操作系统。而UNIX 操作系统是用C语言编写的,在当时这个系统很流行,于是C语言也跟着流行起来。而 UNIX 操作系统是开源的,所以别人要想学习,就要先学C语言。B语言被C语言改写后,C语言流行了而B语言就被淘汰了。而且后来发现,C语言的确非常好,它是面向过程语言的代表,是有史以来最重要的一门计算机语言。二、学习方法
C语言是计算机体系结构的基础,很多新人将C语言作为学习计算机的入门语言。作为新入门的新人,肯定会感到迷茫,很混乱,这时我们就需要适当的引导。对于一门语言的学习,不同的人有不同的方法,不过别人好的学习方法我们是可以拿来借鉴参考的。(1)看书
看书就是学习基础知识,学习一门语言首先就是学习基本语法,学会了基础知识才能有更加深入的发展。除了看一些书籍之外,还可以看一些教学视频入门,毕竟别人讲解演示学起来更加轻松一点。后文我也会推荐一些好的学习书籍和视频,供大家参考学习。(2)敲代码
想要学习好一门计算机语言,光看书籍学习知识点是远远不够的。在学习知识点的同时一定要自己敲代码进行练习。开始学习敲代码的时候可以用一些轻便的编译器,比如Dev C++,熟练了之后可以使用Visual Studio这些较为大型的编译器。感觉基础知识掌握熟练之后,就可以开始接触算法和数据结构之类的,再然后就可以刷题提高水平了。(3)练习项目
学习完基础知识我们的目的还是实践,所以我们就可以开始练习一些项目了。比如写一个小的记事本、小游戏、计算器等经典的小项目。平时面对那些黑框框肯定会感觉到很枯燥无聊,当你做出一个小作品之后,你就会很有成就感,这也会极大的提升你的学习兴趣。三、学习路线
学习一门语言先了解此语言的发展史,早期的C语言功能其实较为简单,随着应用和场景的变化,C语言的功能在不断升级变化,功能也越来越强大。正式学习C语言之前了解一下计算机系统的组成以及工作原理也是很有必要的,除此之外还包括数据在计算机内部的存储方式,以及进制之间的转换。另外很重要的一点就是编译环境和编译器的学习,学习之初可以选择一些简单易上手的编译器,随着不断深入学习选择一个与时俱进的编译器也是很重要的。学习完这些内容之后,我们就可以开始学习C语言基础知识了。C语言编程离不开数据,几乎所有的程序中都会涉及到数据,其中包含整型、浮点型、字符串等等。而C语言中存在着两种表征数据的形式:常量和变量。常量可以用来表示数据的值,变量不仅可以用来表示数据的值,还可以用来存放数据。变量是用来存放数据,运算符则是用来处理数据。用运算符将变量和常量连接起来的符合C语言语法规则的式子称为表达式。学习完这些之后,就开始接触结构化程序设计语句。C语言基本控制结构有三种,分别是顺序控制、循环控制、选择控制。程序总是为解决某个实际问题而设计的,而问题往往包含多个方面,不同的情况需要有不同的处理,所以这些结构化程序语句在实际应用程序中可以说是无处不在,正确掌握结构化程序设计语句显得尤为重要。如果用基本数据类型来定义某些变量,那么这些变量在内存中将占用各自的内存单元,变量之间的制约关系无法体现,不能表现出这些变量之间的关联性,所以我们把这些变量称为“离散变量”;但是如果我们需要操作100个或者是更多的数呢,定义100个变量就显得不太现实,这时我们就引入了数组。数组是一组同类型的数据项的有序集合,我们就可以把100个要定义的变量存放到数组中。学习指针是学习C语言最重要的一环,能否正确地理解和使用指针是掌握C语言的一个标志,可以说不懂C语言的指针就不懂什么是C语言。指针也是C语言中最难学的一部分,学习时除了要正确理解基本概念,还必须要多编程,多上机敲代码,只要做到这些,指针也是不难掌握的。前面介绍的都是简单的数据类型,只能定义一些简单的数据信息。对于复杂的数据信息是无法用前面所学的某个单一数据来定义的,必须使用C语言中提供的复杂数据类型来定义。复杂数据类型是C语言提供的不同于简单数据类型的又一数据类型,它极大地丰富了C语言对数据信息的处理能力。3.1 C语言基础第一部分是C语言基础,包括预处理指令、函数、变量和语句。即使是编写最简单的C语言程序,也是会用到这些基本概念。用一个经典的c语言程序,介绍c语言的基本构成、格式,使我们对c语言有个初步认识。一个C语言程序只有一个主函数,程序执行时从主函数开始,在主函数内结束;函数由函数说明和函数体两部分构成;函数说明部分包含了对函数名,函数类型,函数参数等的定义和说明;函数体包含了变量说明和执行语句。3.2 选择结构和循环结构
C语言中有三大结构,分别是顺序结构、选择结构和循环结构。C语言顺序结构就是让程序按照从头到尾的顺序依次执行每一条C语言代码,不重复执行任何代码,也不跳过任何代码。C语言选择结构也称分支结构,就是让程序“拐弯” ,有选择性的执行代码;换句话说,可以跳过没用的代码,只执行有用的代码。C语言循环结构就是让程序“杀个回马枪”,不断地重复执行同一段代码。顺序结构很好理解,无需过多阐述,简单概述一下选择语句和循环语句。其中有两个选择语句,if语句和switch语句。循环语句有三种,for循环语句,while循环语句,do……while循环语句。
3.3 数组
数组就是一列具有相同类型的数据的集合,这些数据在内存中依次挨着存放,彼此之间没有缝隙。C 语言数组属于构造数据类型。一个数组可以分解为多个数组元素,这些数组元素可以是基本数据类型或是构造类型。因此按数组元素的类型不同,数组又可分为数值数组、字符数组、指针数组、结构数组等各种类别。数组分为一维数组和二维数组,当数组中每个元素都只带有一个下标时,称这样的数组为一维数组,一维数组实质上是一组相同类型数据的线性集合。二维数组本质上是以数组作为数组元素的数组,即“数组的数组”。3.4 函数
每个C程序都至少有一个函数,即主函数 main() ,如果程序的任务比较简单,全部的代码都写在main()函数中,但是,在实际开发中,程序的任务往往比较复杂,如果全部的代码都写在main()函数中,main()函数将非常庞大繁杂,结构混乱。我们可以根据程序的逻辑和任务的分工把代码划分到不同的自定义函数中,main()函数更关心业务逻辑和处理流程,需要执行具体任务的时候,调用其他的自定义的函数就可以了。引入函数得本质就是把一个复杂的任务分解为子任务,每一个子任务都是一个较小的功能模块,通过实现这些小功能模块来实现复杂的问题,从而使得比较复杂的问题变得简单。3.5 指针
没学指针就是没学 C 语言!指针是 C 语言的精华,也是 C 语言的难点,破解 C 语言指针,会让你的 C 语言水平突飞猛进。所谓指针,也就是内存的地址;所谓指针变量,也就是保存了内存地址的变量。不过,人们往往不会区分两者的概念,而是混淆在一起使用,在必要的情况下,大家也要注意区分。关于指针我们需要重点学习的内容有指针与地址、指针与函数参数、指针与数组、指针数组以及指向指针的指针和指向函数的指针等等。3.6 结构体
C 语言结构体从本质上讲是一种自定义的数据类型,只不过这种数据类型比较复杂,是由 int、char、float 等基本类型组成的。你可以认为结构体是一种聚合类型。结构体部分重点学习包括结构体的定义方法、结构体的引用方法、结构体数组、结构体指针的概念及应用、结构体与函数。在实际开发中,我们可以将一组类型不同的、但是用来描述同一件事物的变量放到结构体中。例如,在校学生有姓名、年龄、身高、成绩等属性,学了结构体后,我们就不需要再定义多个变量了,将它们都放到结构体中即可。四、学习资料
4.1 经典书籍
《C Primer Plus(第6版)中文版》是非常经典的一本书籍,此书共17章。第1、2章介绍了C语言编程的预备知识。第3~15章详细讲解了C语言的相关知识,包括数据类型、格式化输入/输出、运算符、表达式、语句、循环、字符输入和输出、函数、数组和指针、字符和字符串函数、内存管理、文件输入输出、结构、位操作等。第16章、17章介绍C预处理器、C库和高级数据表示。本书以完整的程序为例,讲解C语言的知识要点和注意事项。每章末设计了大量复习题和编程练习,帮助读者巩固所学知识和提高实际编程能力。附录给出了各章复习题的参考答案和丰富的参考资料。《C和指针》本书提供与C语言编程相关的全面资源和深入讨论。本书通过对指针的基础知识和高级特性的探讨,帮助程序员把指针的强大功能融入到自己的程序中去。全书共18章,覆盖了数据、语句、操作符和表达式、指针、函数、数组、字符串、结构和联合等几乎所有重要的C编程话题。书中给出了很多编程技巧和提示,每章后面有针对性很强的练习,附录部分则给出了部分练习的解答。本书适合C语言初学者和初级C程序员阅读,也可作为计算机专业学生学习C语言的参考。4.2 学习视频
现在网络如此发达,网上的学习资源也是非常的丰富。大家可以自行上网查找适合自己的学习视频,这里给大家推荐的是大学MOOC上的浙江大学翁恺老师讲的C语言程序设计。这位老师讲课非常的不错, C语言基础理论知识讲解完善;循序渐进,从易到难,学习很轻松;语言组织严谨,风趣,很容易接受,让你有一直学下去的动力。4.3 华为云C++语言实战进阶学习资源(免费)
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C语言是国际上最流行的、应用最广泛的高级编程语言之一。时至今日,它依然保持着旺盛的生命力,深受广大程序员的欢迎。作为一种“个性鲜明”的编程语言,C语言既具有高级语言的优点,又有着低级语言的特性。很多大学或者是新入门的程序员都将C语言作为学习计算机的入门语言,学好C语言显得尤为重要。我们一定要学号基础知识,把握学习重点,不断深入的学习。本文分享自华为云社区《【云驻共创】如何滴水不漏地学完C语言?》,作者:静Yu 。
7. 线程锁有几种实现方式?
C语言中线程锁的实现方式有多种。常见的包括互斥锁(mutex)、读写锁(rwlock)、自旋锁(spinlock)等。
互斥锁用于保护临界区,确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入。
自旋锁是一种忙等待锁,线程会一直尝试获取锁,直到成功为止。此外,还有条件变量(condition variable)等辅助机制,用于线程间的同步和通信。根据具体的应用场景和需求,可以选择适合的线程锁实现方式。
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1. c 多线程编程,中进程的销毁和创建为何比线程的销毁和创建开销大?
线程概念
线程是操作系统能够调度和执行的基本单位,在Linux中也被称之为轻量级进程。从定义中可以看出,线程它是操作系统的概念,在不同的操作系统中的实现是不同的。
对于Linux操作系统而言,它对Thread的实现方式比较特殊。在Linux内核中,其实是没有线程的概念的,它把所有的线程当做标准的进程来实现,也就是说Linux内核,并没有为线程提供任何特殊的调度语义,也没有为线程实现特定的数据结构。取而代之的是,线程只是一个与其他进程共享某些资源的进程。每一个线程拥有一个唯一的task_struct结构,Linux内核它仅仅把线程当做一个正常的进程,或者说是轻量级进程,LWP(Lightweight processes)。
进程与线程的区别资源共享
Linux线程与进程的区别,主要体现在资源共享、调度、性能几个方面,首先看一下资源共享方面。上面也提到,线程其实是共享了某一个进程的资源,这些资源包括:
内存地址空间进程基础信息大部分数据打开的文件信号处理当前工作目录用户和用户组属性等等哪些是线程独自拥有的呢?
线程ID一系列的寄存器栈的局部变量和返回地址错误码 errno信号掩码优先级等等调度
说到调度,就得提到进程的上下文切换。上下文切换也被称作为进程调度或者任务切换,简单的来说是把CPU从一个进程或者线程切换到另一个执行。概括的来说,线程的上下文切换,要比进程更加快速,因为本质上,线程很多资源都是共享进程的,所以切换时,需要保存和切换的项是很少的。
线程上线文切换时,虚拟地址空间是不变的,但是进程上下文切换时,是需要重新映射虚拟地址空间。进程切换上下文时,进出OS内核&寄存器切换,是最大的时间支出。更模糊的代价是上下文切换时,会干扰处理器的缓存机制。当上下文切换时,处理器需要重新cache一些内存。
这里更大的一个区别时,当更改虚拟地址空间时,CPU 的 TLB 等也会被刷新,导致接下来的内存访问更加耗时,所以相对线程切换来说,进程的切换耗时更大。
性能
从性能方面,来查看一下线程与进程的对比。由于线程更加轻量,导致线程的创建速度、切换速度都要高于进程。这里就有一个疑问了,从上面提到的各个方面来看,好像线程都要优于进程,那么有没有啥缺点呢?
线程缺点线程同样也有缺点,最大的缺点是线程的不安全性,缺乏保护机制。就是上面提到的黑科技,因为线程间共享数据,一个线程可以重写另外一个线程的堆栈,导致出现一些异常的情况。除此之外,线程还有以下缺点:
共享属性:全局变量是在所有线程间共享的,访问时是需要同步加锁。很多库函数是线程非安全的,多线程编程时,需要注意这一点。线程的健壮性不强,如果一个线程crash了,那么整个应用程序就跪了。总结Linux线程是进程资源共享的一种方式,线程在创建的时候,会共享进程的虚拟地址空间、打开的文件列表、大部分数据,所以在创建和销毁的时候,比进程做的事情要少很多。
2. Java和c语言有什么不一样?
Java语言和C语言的区别还是相对比较明显的,从语言自身的定位来看,Java语言属于面向对象语言的代表,在构建复杂业务逻辑方面具有一定的优势,而C语言则是面向过程编程语言的代表。
总的来说,Java和C之间的不同,可以通过以下几个方面来进行描述:
第一:应用场景不同。Java语言属于“全场景”编程语言之一,可以应用于Web开发、Android开发、大数据开发等场景,而C语言的应用场景则相对比较集中,主要应用于操作系统开发和嵌入式开发领域。由于Java语言的应用场景更多,所以目前IT行业内Java开发的岗位也相对更多一些。
第二:技术体系不同。Java是面向对象编程语言,虽然也借鉴了C语言的很多写法,但是在技术体系的设计上更注重可移植性、安全性和可扩展性,所以Java语言更契合互联网的应用环境,这也是Java在互联网时代得到快速发展的一个重要原因。由于Java语言极强的扩展性能,所以Java语言可以在互联网时代、移动互联网时代和大数据时代都能够找到自己的位置。
第三:发展道路不同。虽然Java语言的出现要比C语言晚一些,但是Java语言的发展道路与C语言还是具有明显的区别,或者说Java的开发人员并不是想让Java取代C语言。Java语言的发展道路主要可以体现出三个特点,第一是跨平台;第二是资源整合能力强;第三是并发处理能力强。可以说Java语言在设计上是希望解决C语言之上的问题,也就是网络问题。
实际上,与Java语言同时代的Python语言,在设计思想上与Java也有很多共同点,只不过Python语言更注重库的作用,语言风格更开放(胶水语言),而Java语言依托在当时的Sun技术体系下,则显得要相对“严谨一些”,当时的Sun技术体系也想基于Java成就一个新的开发模式,只不过后来的EJB并没有取得设想的结果。
我从事互联网行业多年,目前也在带计算机专业的研究生,主要的研究方向集中在大数据和人工智能领域,我会陆续写一些关于互联网技术方面的文章,感兴趣的朋友可以关注我,相信一定会有所收获。
如果有互联网、大数据、人工智能等方面的问题,或者是考研方面的问题,都可以在评论区留言,或者私信我!
3. 如何实现高并发服务器开发?
在linux 没有实现epoll事件驱动机制之前,我们一般选择用select或者poll等IO多路复用的方法来实现并发服务程序。在大数据、高并发、集群等一些名词唱得火热之年代,select和poll的用武之地越来越有限,风头已经被epoll占尽。
本文便来介绍epoll的实现机制,并附带讲解一下select和poll。通过对比其不同的实现机制,真正理解为何epoll能实现高并发。
select()和poll() IO多路复用模型
select的缺点:
单个进程能够监视的文件描述符的数量存在最大限制,通常是1024,当然可以更改数量,但由于select采用轮询的方式扫描文件描述符,文件描述符数量越多,性能越差;(在linux内核头文件中,有这样的定义:#define __FD_SETSIZE 1024)内核 / 用户空间内存拷贝问题,select需要复制大量的句柄数据结构,产生巨大的开销;select返回的是含有整个句柄的数组,应用程序需要遍历整个数组才能发现哪些句柄发生了事件;select的触发方式是水平触发,应用程序如果没有完成对一个已经就绪的文件描述符进行IO操作,那么之后每次select调用还是会将这些文件描述符通知进程。相比select模型,poll使用链表保存文件描述符,因此没有了监视文件数量的限制,但其他三个缺点依然存在。
拿select模型为例,假设我们的服务器需要支持100万的并发连接,则在__FD_SETSIZE 为1024的情况下,则我们至少需要开辟1k个进程才能实现100万的并发连接。除了进程间上下文切换的时间消耗外,从内核/用户空间大量的无脑内存拷贝、数组轮询等,是系统难以承受的。因此,基于select模型的服务器程序,要达到10万级别的并发访问,是一个很难完成的任务。
因此,该epoll上场了。
epoll IO多路复用模型实现机制
由于epoll的实现机制与select/poll机制完全不同,上面所说的 select的缺点在epoll上不复存在。
设想一下如下场景:有100万个客户端同时与一个服务器进程保持着TCP连接。而每一时刻,通常只有几百上千个TCP连接是活跃的(事实上大部分场景都是这种情况)。如何实现这样的高并发?
在select/poll时代,服务器进程每次都把这100万个连接告诉操作系统(从用户态复制句柄数据结构到内核态),让操作系统内核去查询这些套接字上是否有事件发生,轮询完后,再将句柄数据复制到用户态,让服务器应用程序轮询处理已发生的网络事件,这一过程资源消耗较大,因此,select/poll一般只能处理几千的并发连接。
epoll的设计和实现与select完全不同。epoll通过在Linux内核中申请一个简易的文件系统(文件系统一般用什么数据结构实现?B+树)。把原先的select/poll调用分成了3个部分:
1)调用epoll_create()建立一个epoll对象(在epoll文件系统中为这个句柄对象分配资源)
2)调用epoll_ctl向epoll对象中添加这100万个连接的套接字
3)调用epoll_wait收集发生的事件的连接
如此一来,要实现上面说是的场景,只需要在进程启动时建立一个epoll对象,然后在需要的时候向这个epoll对象中添加或者删除连接。同时,epoll_wait的效率也非常高,因为调用epoll_wait时,并没有一股脑的向操作系统复制这100万个连接的句柄数据,内核也不需要去遍历全部的连接。
下面来看看Linux内核具体的epoll机制实现思路。
当某一进程调用epoll_create方法时,Linux内核会创建一个eventpoll结构体,这个结构体中有两个成员与epoll的使用方式密切相关。eventpoll结构体如下所示:
[cpp] view plain copy struct eventpoll{ .... /*红黑树的根节点,这颗树中存储着所有添加到epoll中的需要监控的事件*/ struct rb_root rbr; /*双链表中则存放着将要通过epoll_wait返回给用户的满足条件的事件*/ struct list_head rdlist; .... };每一个epoll对象都有一个独立的eventpoll结构体,用于存放通过epoll_ctl方法向epoll对象中添加进来的事件。这些事件都会挂载在红黑树中,如此,重复添加的事件就可以通过红黑树而高效的识别出来(红黑树的插入时间效率是lgn,其中n为树的高度)。
而所有添加到epoll中的事件都会与设备(网卡)驱动程序建立回调关系,也就是说,当相应的事件发生时会调用这个回调方法。这个回调方法在内核中叫ep_poll_callback,它会将发生的事件添加到rdlist双链表中。
在epoll中,对于每一个事件,都会建立一个epitem结构体,如下所示:
[cpp] view plain copy struct epitem{ struct rb_node rbn;//红黑树节点 struct list_head rdllink;//双向链表节点 struct epoll_filefd ffd; //事件句柄信息 struct eventpoll *ep; //指向其所属的eventpoll对象 struct epoll_event event; //期待发生的事件类型 }当调用epoll_wait检查是否有事件发生时,只需要检查eventpoll对象中的rdlist双链表中是否有epitem元素即可。如果rdlist不为空,则把发生的事件复制到用户态,同时将事件数量返回给用户。
epoll数据结构示意图
从上面的讲解可知:通过红黑树和双链表数据结构,并结合回调机制,造就了epoll的高效。
OK,讲解完了Epoll的机理,我们便能很容易掌握epoll的用法了。一句话描述就是:三步曲。
第一步:epoll_create()系统调用。此调用返回一个句柄,之后所有的使用都依靠这个句柄来标识。
第二步:epoll_ctl()系统调用。通过此调用向epoll对象中添加、删除、修改感兴趣的事件,返回0标识成功,返回-1表示失败。
第三部:epoll_wait()系统调用。通过此调用收集收集在epoll监控中已经发生的事件。
最后,附上一个epoll编程实例。
[cpp] view plain copy // // a simple echo server using epoll in linux // // 2009-11-05 // 2013-03-22:修改了几个问题,1是/n格式问题,2是去掉了原代码不小心加上的ET模式; // 本来只是简单的示意程序,决定还是加上 recv/send时的buffer偏移 // by sparkling // #include <sys/socket.h> #include <sys/epoll.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <iostream> using namespace std; #define MAX_EVENTS 500 struct myevent_s { int fd; void (*call_back)(int fd, int events, void *arg); int events; void *arg; int status; // 1: in epoll wait list, 0 not in char buff[128]; // recv data buffer int len, s_offset; long last_active; // last active time }; // set event void EventSet(myevent_s *ev, int fd, void (*call_back)(int, int, void*), void *arg) { ev->fd = fd; ev->call_back = call_back; ev->events = 0; ev->arg = arg; ev->status = 0; bzero(ev->buff, sizeof(ev->buff)); ev->s_offset = 0; ev->len = 0; ev->last_active = time(NULL); } // add/mod an event to epoll void EventAdd(int epollFd, int events, myevent_s *ev) { struct epoll_event epv = {0, {0}}; int op; epv.data.ptr = ev; epv.events = ev->events = events; if(ev->status == 1){ op = EPOLL_CTL_MOD; } else{ op = EPOLL_CTL_ADD; ev->status = 1; } if(epoll_ctl(epollFd, op, ev->fd, &epv) < 0) printf("Event Add failed[fd=%d], evnets[%d]\n", ev->fd, events); else printf("Event Add OK[fd=%d], op=%d, evnets[%0X]\n", ev->fd, op, events); } // delete an event from epoll void EventDel(int epollFd, myevent_s *ev) { struct epoll_event epv = {0, {0}}; if(ev->status != 1) return; epv.data.ptr = ev; ev->status = 0; epoll_ctl(epollFd, EPOLL_CTL_DEL, ev->fd, &epv); } int g_epollFd; myevent_s g_Events[MAX_EVENTS+1]; // g_Events[MAX_EVENTS] is used by listen fd void RecvData(int fd, int events, void *arg); void SendData(int fd, int events, void *arg); // accept new connections from clients void AcceptConn(int fd, int events, void *arg) { struct sockaddr_in sin; socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in); int nfd, i; // accept if((nfd = accept(fd, (struct sockaddr*)&sin, &len)) == -1) { if(errno != EAGAIN && errno != EINTR) { } printf("%s: accept, %d", __func__, errno); return; } do { for(i = 0; i < MAX_EVENTS; i++) { if(g_Events[i].status == 0) { break; } } if(i == MAX_EVENTS) { printf("%s:max connection limit[%d].", __func__, MAX_EVENTS); break; } // set nonblocking int iret = 0; if((iret = fcntl(nfd, F_SETFL, O_NONBLOCK)) < 0) { printf("%s: fcntl nonblocking failed:%d", __func__, iret); break; } // add a read event for receive data EventSet(&g_Events[i], nfd, RecvData, &g_Events[i]); EventAdd(g_epollFd, EPOLLIN, &g_Events[i]); }while(0); printf("new conn[%s:%d][time:%d], pos[%d]\n", inet_ntoa(sin.sin_addr), ntohs(sin.sin_port), g_Events[i].last_active, i); } // receive data void RecvData(int fd, int events, void *arg) { struct myevent_s *ev = (struct myevent_s*)arg; int len; // receive data len = recv(fd, ev->buff+ev->len, sizeof(ev->buff)-1-ev->len, 0); EventDel(g_epollFd, ev); if(len > 0) { ev->len += len; ev->buff[len] = '\0'; printf("C[%d]:%s\n", fd, ev->buff); // change to send event EventSet(ev, fd, SendData, ev); EventAdd(g_epollFd, EPOLLOUT, ev); } else if(len == 0) { close(ev->fd); printf("[fd=%d] pos[%d], closed gracefully.\n", fd, ev-g_Events); } else { close(ev->fd); printf("recv[fd=%d] error[%d]:%s\n", fd, errno, strerror(errno)); } } // send data void SendData(int fd, int events, void *arg) { struct myevent_s *ev = (struct myevent_s*)arg; int len; // send data len = send(fd, ev->buff + ev->s_offset, ev->len - ev->s_offset, 0); if(len > 0) { printf("send[fd=%d], [%d<->%d]%s\n", fd, len, ev->len, ev->buff); ev->s_offset += len; if(ev->s_offset == ev->len) { // change to receive event EventDel(g_epollFd, ev); EventSet(ev, fd, RecvData, ev); EventAdd(g_epollFd, EPOLLIN, ev); } } else { close(ev->fd); EventDel(g_epollFd, ev); printf("send[fd=%d] error[%d]\n", fd, errno); } } void InitListenSocket(int epollFd, short port) { int listenFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); fcntl(listenFd, F_SETFL, O_NONBLOCK); // set non-blocking printf("server listen fd=%d\n", listenFd); EventSet(&g_Events[MAX_EVENTS], listenFd, AcceptConn, &g_Events[MAX_EVENTS]); // add listen socket EventAdd(epollFd, EPOLLIN, &g_Events[MAX_EVENTS]); // bind & listen sockaddr_in sin; bzero(&sin, sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; sin.sin_port = htons(port); bind(listenFd, (const sockaddr*)&sin, sizeof(sin)); listen(listenFd, 5); } int main(int argc, char **argv) { unsigned short port = 12345; // default port if(argc == 2){ port = atoi(argv[1]); } // create epoll g_epollFd = epoll_create(MAX_EVENTS); if(g_epollFd <= 0) printf("create epoll failed.%d\n", g_epollFd); // create & bind listen socket, and add to epoll, set non-blocking InitListenSocket(g_epollFd, port); // event loop struct epoll_event events[MAX_EVENTS]; printf("server running:port[%d]\n", port); int checkPos = 0; while(1){ // a simple timeout check here, every time 100, better to use a mini-heap, and add timer event long now = time(NULL); for(int i = 0; i < 100; i++, checkPos++) // doesn't check listen fd { if(checkPos == MAX_EVENTS) checkPos = 0; // recycle if(g_Events[checkPos].status != 1) continue; long duration = now - g_Events[checkPos].last_active; if(duration >= 60) // 60s timeout { close(g_Events[checkPos].fd); printf("[fd=%d] timeout[%d--%d].\n", g_Events[checkPos].fd, g_Events[checkPos].last_active, now); EventDel(g_epollFd, &g_Events[checkPos]); } } // wait for events to happen int fds = epoll_wait(g_epollFd, events, MAX_EVENTS, 1000); if(fds < 0){ printf("epoll_wait error, exit\n"); break; } for(int i = 0; i < fds; i++){ myevent_s *ev = (struct myevent_s*)events[i].data.ptr; if((events[i].events&EPOLLIN)&&(ev->events&EPOLLIN)) // read event { ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg); } if((events[i].events&EPOLLOUT)&&(ev->events&EPOLLOUT)) // write event { ev->call_back(ev->fd, events[i].events, ev->arg); } } } // free resource return 0; }4. Java和C语言各自的优势是什么?
你说的优势是什么方面呢?
技术方面?社区支持方面?企业使用方面?
计算机专业,说下自己的学习历程,大一时学习C语言,是所有语言的基础,它是一个面向过程的语言,直到大学毕业,也没学过Java,是的,只是门语言,Java是一门面向对象的语言,我那里学校教的是C++,而05年毕业那段时间,Java一下子被很多企业使用,所以开始自学Java,后来就靠它吃饭了。
如果你想靠语言来吃饭,我建议你还是学习Java吧,因为很多企业早期的系统都是用Java开发的,所以现在依然需要Java人才,而且Java的技术是面向企业级的,这种找工作好找。
C语言的话,企业级基本不用,写些底层的操作系统,这类可以考虑下,不过基本都是要科班出身的人才,如果写网络层协议的,最近大家都喜欢用Go了。
说下技术方面吧,C语言确实会比Java难点,所以学精的话,会困难点,但Java的第三方库多,很多技术实现直接用第三方库就可以了,不用自己重复写,C语言的库也有,但相对于Java还是比不了的。至于哪个先进?一个面向过程的,一个面向对象的,先进不先进不知道,不过Java可读性好。
社区生态圈的话,C语言的社区也不多,人也比较少,Java的社区人比较多,且企业级开发,有好多新的技术出现,学习的东西也比较实用。
最后,有需求才有存在的必要,所以你选择大众点比较好。
5. c程序如何使用多核cpu?
要在C程序中利用多核CPU,可以使用多线程或多进程的方法。使用多线程时,可以使用线程库(如pthread)创建多个线程,每个线程在不同的核心上运行。每个线程可以执行程序的不同部分,从而实现并行计算。
使用多进程时,可以使用进程库(如fork)创建多个子进程,每个进程在不同的核心上运行。每个进程可以执行程序的不同部分,从而实现并行计算。
在编写程序时,需要注意线程或进程之间的同步和通信,以避免竞争条件和数据不一致的问题。
6. c语言现在还有必要学吗?
C语言是计算机体系结构的基础,很多新人将C语言作为学习计算机的入门语言。作为新入门的新人,肯定会感到迷茫,很混乱,这时我们就需要适当的引导。本文教你如何滴水不漏地学完C语言,学好基础知识,把握重点,不断深入学习。
一、背景
C语言是一门面向过程的、抽象化的通用程序设计语言,广泛应用于底层开发。它诞生于美国的贝尔实验室,是由丹尼斯·里奇以肯尼斯·蓝·汤普森设计的B语言为基础发展而来。UNIX 系统是世界上第一个真正的操作系统。而UNIX 操作系统是用C语言编写的,在当时这个系统很流行,于是C语言也跟着流行起来。而 UNIX 操作系统是开源的,所以别人要想学习,就要先学C语言。B语言被C语言改写后,C语言流行了而B语言就被淘汰了。而且后来发现,C语言的确非常好,它是面向过程语言的代表,是有史以来最重要的一门计算机语言。二、学习方法
C语言是计算机体系结构的基础,很多新人将C语言作为学习计算机的入门语言。作为新入门的新人,肯定会感到迷茫,很混乱,这时我们就需要适当的引导。对于一门语言的学习,不同的人有不同的方法,不过别人好的学习方法我们是可以拿来借鉴参考的。(1)看书
看书就是学习基础知识,学习一门语言首先就是学习基本语法,学会了基础知识才能有更加深入的发展。除了看一些书籍之外,还可以看一些教学视频入门,毕竟别人讲解演示学起来更加轻松一点。后文我也会推荐一些好的学习书籍和视频,供大家参考学习。(2)敲代码
想要学习好一门计算机语言,光看书籍学习知识点是远远不够的。在学习知识点的同时一定要自己敲代码进行练习。开始学习敲代码的时候可以用一些轻便的编译器,比如Dev C++,熟练了之后可以使用Visual Studio这些较为大型的编译器。感觉基础知识掌握熟练之后,就可以开始接触算法和数据结构之类的,再然后就可以刷题提高水平了。(3)练习项目
学习完基础知识我们的目的还是实践,所以我们就可以开始练习一些项目了。比如写一个小的记事本、小游戏、计算器等经典的小项目。平时面对那些黑框框肯定会感觉到很枯燥无聊,当你做出一个小作品之后,你就会很有成就感,这也会极大的提升你的学习兴趣。三、学习路线
学习一门语言先了解此语言的发展史,早期的C语言功能其实较为简单,随着应用和场景的变化,C语言的功能在不断升级变化,功能也越来越强大。正式学习C语言之前了解一下计算机系统的组成以及工作原理也是很有必要的,除此之外还包括数据在计算机内部的存储方式,以及进制之间的转换。另外很重要的一点就是编译环境和编译器的学习,学习之初可以选择一些简单易上手的编译器,随着不断深入学习选择一个与时俱进的编译器也是很重要的。学习完这些内容之后,我们就可以开始学习C语言基础知识了。C语言编程离不开数据,几乎所有的程序中都会涉及到数据,其中包含整型、浮点型、字符串等等。而C语言中存在着两种表征数据的形式:常量和变量。常量可以用来表示数据的值,变量不仅可以用来表示数据的值,还可以用来存放数据。变量是用来存放数据,运算符则是用来处理数据。用运算符将变量和常量连接起来的符合C语言语法规则的式子称为表达式。学习完这些之后,就开始接触结构化程序设计语句。C语言基本控制结构有三种,分别是顺序控制、循环控制、选择控制。程序总是为解决某个实际问题而设计的,而问题往往包含多个方面,不同的情况需要有不同的处理,所以这些结构化程序语句在实际应用程序中可以说是无处不在,正确掌握结构化程序设计语句显得尤为重要。如果用基本数据类型来定义某些变量,那么这些变量在内存中将占用各自的内存单元,变量之间的制约关系无法体现,不能表现出这些变量之间的关联性,所以我们把这些变量称为“离散变量”;但是如果我们需要操作100个或者是更多的数呢,定义100个变量就显得不太现实,这时我们就引入了数组。数组是一组同类型的数据项的有序集合,我们就可以把100个要定义的变量存放到数组中。学习指针是学习C语言最重要的一环,能否正确地理解和使用指针是掌握C语言的一个标志,可以说不懂C语言的指针就不懂什么是C语言。指针也是C语言中最难学的一部分,学习时除了要正确理解基本概念,还必须要多编程,多上机敲代码,只要做到这些,指针也是不难掌握的。前面介绍的都是简单的数据类型,只能定义一些简单的数据信息。对于复杂的数据信息是无法用前面所学的某个单一数据来定义的,必须使用C语言中提供的复杂数据类型来定义。复杂数据类型是C语言提供的不同于简单数据类型的又一数据类型,它极大地丰富了C语言对数据信息的处理能力。3.1 C语言基础第一部分是C语言基础,包括预处理指令、函数、变量和语句。即使是编写最简单的C语言程序,也是会用到这些基本概念。用一个经典的c语言程序,介绍c语言的基本构成、格式,使我们对c语言有个初步认识。一个C语言程序只有一个主函数,程序执行时从主函数开始,在主函数内结束;函数由函数说明和函数体两部分构成;函数说明部分包含了对函数名,函数类型,函数参数等的定义和说明;函数体包含了变量说明和执行语句。3.2 选择结构和循环结构
C语言中有三大结构,分别是顺序结构、选择结构和循环结构。C语言顺序结构就是让程序按照从头到尾的顺序依次执行每一条C语言代码,不重复执行任何代码,也不跳过任何代码。C语言选择结构也称分支结构,就是让程序“拐弯” ,有选择性的执行代码;换句话说,可以跳过没用的代码,只执行有用的代码。C语言循环结构就是让程序“杀个回马枪”,不断地重复执行同一段代码。顺序结构很好理解,无需过多阐述,简单概述一下选择语句和循环语句。其中有两个选择语句,if语句和switch语句。循环语句有三种,for循环语句,while循环语句,do……while循环语句。
3.3 数组
数组就是一列具有相同类型的数据的集合,这些数据在内存中依次挨着存放,彼此之间没有缝隙。C 语言数组属于构造数据类型。一个数组可以分解为多个数组元素,这些数组元素可以是基本数据类型或是构造类型。因此按数组元素的类型不同,数组又可分为数值数组、字符数组、指针数组、结构数组等各种类别。数组分为一维数组和二维数组,当数组中每个元素都只带有一个下标时,称这样的数组为一维数组,一维数组实质上是一组相同类型数据的线性集合。二维数组本质上是以数组作为数组元素的数组,即“数组的数组”。3.4 函数
每个C程序都至少有一个函数,即主函数 main() ,如果程序的任务比较简单,全部的代码都写在main()函数中,但是,在实际开发中,程序的任务往往比较复杂,如果全部的代码都写在main()函数中,main()函数将非常庞大繁杂,结构混乱。我们可以根据程序的逻辑和任务的分工把代码划分到不同的自定义函数中,main()函数更关心业务逻辑和处理流程,需要执行具体任务的时候,调用其他的自定义的函数就可以了。引入函数得本质就是把一个复杂的任务分解为子任务,每一个子任务都是一个较小的功能模块,通过实现这些小功能模块来实现复杂的问题,从而使得比较复杂的问题变得简单。3.5 指针
没学指针就是没学 C 语言!指针是 C 语言的精华,也是 C 语言的难点,破解 C 语言指针,会让你的 C 语言水平突飞猛进。所谓指针,也就是内存的地址;所谓指针变量,也就是保存了内存地址的变量。不过,人们往往不会区分两者的概念,而是混淆在一起使用,在必要的情况下,大家也要注意区分。关于指针我们需要重点学习的内容有指针与地址、指针与函数参数、指针与数组、指针数组以及指向指针的指针和指向函数的指针等等。3.6 结构体
C 语言结构体从本质上讲是一种自定义的数据类型,只不过这种数据类型比较复杂,是由 int、char、float 等基本类型组成的。你可以认为结构体是一种聚合类型。结构体部分重点学习包括结构体的定义方法、结构体的引用方法、结构体数组、结构体指针的概念及应用、结构体与函数。在实际开发中,我们可以将一组类型不同的、但是用来描述同一件事物的变量放到结构体中。例如,在校学生有姓名、年龄、身高、成绩等属性,学了结构体后,我们就不需要再定义多个变量了,将它们都放到结构体中即可。四、学习资料
4.1 经典书籍
《C Primer Plus(第6版)中文版》是非常经典的一本书籍,此书共17章。第1、2章介绍了C语言编程的预备知识。第3~15章详细讲解了C语言的相关知识,包括数据类型、格式化输入/输出、运算符、表达式、语句、循环、字符输入和输出、函数、数组和指针、字符和字符串函数、内存管理、文件输入输出、结构、位操作等。第16章、17章介绍C预处理器、C库和高级数据表示。本书以完整的程序为例,讲解C语言的知识要点和注意事项。每章末设计了大量复习题和编程练习,帮助读者巩固所学知识和提高实际编程能力。附录给出了各章复习题的参考答案和丰富的参考资料。《C和指针》本书提供与C语言编程相关的全面资源和深入讨论。本书通过对指针的基础知识和高级特性的探讨,帮助程序员把指针的强大功能融入到自己的程序中去。全书共18章,覆盖了数据、语句、操作符和表达式、指针、函数、数组、字符串、结构和联合等几乎所有重要的C编程话题。书中给出了很多编程技巧和提示,每章后面有针对性很强的练习,附录部分则给出了部分练习的解答。本书适合C语言初学者和初级C程序员阅读,也可作为计算机专业学生学习C语言的参考。4.2 学习视频
现在网络如此发达,网上的学习资源也是非常的丰富。大家可以自行上网查找适合自己的学习视频,这里给大家推荐的是大学MOOC上的浙江大学翁恺老师讲的C语言程序设计。这位老师讲课非常的不错, C语言基础理论知识讲解完善;循序渐进,从易到难,学习很轻松;语言组织严谨,风趣,很容易接受,让你有一直学下去的动力。4.3 华为云C++语言实战进阶学习资源(免费)
本课程从基础语法、 面向对象特性、 异常处理、 模板编程基础、 C++11新特性、STL标准库容器和算法、并发编程、 C++未来发展趋势几大模块解构知识点,实战场景+学习+练,精炼干货讲解帮助你快速掌握知识短板。立即点击报名学习五、结语
C语言是国际上最流行的、应用最广泛的高级编程语言之一。时至今日,它依然保持着旺盛的生命力,深受广大程序员的欢迎。作为一种“个性鲜明”的编程语言,C语言既具有高级语言的优点,又有着低级语言的特性。很多大学或者是新入门的程序员都将C语言作为学习计算机的入门语言,学好C语言显得尤为重要。我们一定要学号基础知识,把握学习重点,不断深入的学习。本文分享自华为云社区《【云驻共创】如何滴水不漏地学完C语言?》,作者:静Yu 。
7. 线程锁有几种实现方式?
C语言中线程锁的实现方式有多种。常见的包括互斥锁(mutex)、读写锁(rwlock)、自旋锁(spinlock)等。
互斥锁用于保护临界区,确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入。
自旋锁是一种忙等待锁,线程会一直尝试获取锁,直到成功为止。此外,还有条件变量(condition variable)等辅助机制,用于线程间的同步和通信。根据具体的应用场景和需求,可以选择适合的线程锁实现方式。
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