Системное программирование в среде Windows

static DWORD WINAPI ThSort(PTHREADARG pThArg);
static DWORD nRec; /* Общее число записей, подлежащих сортировке. */
static HANDLE* ThreadHandle;

int _tmain(int argc, LPTSTR argv[]) {
 HANDLE hFile;
 LPRECORD pRecords = NULL;
 DWORD FsLow, nRead, LowRecNo, nRecTh, NPr, ThId, iTh;
 BOOL NoPrint;
 int iFF, iNP;
 PTHREADARG ThArg;
 LPTSTR StringEnd;
 iNP = Options(argc, argv, _T("n"), &NoPrint, NULL);
 iFF = iNP + 1;
NPr = _ttoi(argv[iNP]); /* Количество потоков. */
 hFile = CreateFile(argv[iFF], GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
 FsLow = GetFileSize(hFile, NULL);
 nRec = FsLow / RECSIZE; /* Общее число записей. */
 nRecTh = nRec / NPr; /* Количество записей на один поток. */
 /* Распределить память для аргументов потока и массива дескрипторов и выделить в памяти место для файла. Считать весь файл. */
 ThArg = malloc(NPr * sizeof(THREADARG));
 /* Аргументы потоков. */
 ThreadHandle = malloc(NPr * sizeof(HANDLE));
 pRecords = malloc(FsLow + sizeof(TCHAR));
 ReadFile(hFile, pRecords, FsLow, &nRead, NULL);
 CloseHandle(hFile);
 LowRecNo = 0; /* Создать потоки, выполняющие сортировку. */
 for (iTh = 0; iTh < NPr; iTh++) {
 ThArg[iTh].iTh = iTh;
 ThArg[iTh].LowRec = pRecords + LowRecNo;
 ThArg[iTh].HighRec = pRecords + (LowRecNo + nRecTh);
 LowRecNo += nRecTh;
 ThreadHandle[iTh] = (HANDLE)_beginthreadex (NULL, 0, ThSort, &ThArg[iTh], CREATE_SUSPENDED, &ThId);
 }
 for (iTh = 0; iTh < NPr; iTh++) /* Запустить все потоки сортировки. */
 ResumeThread(ThreadHandle [iTh]);
 WaitForSingleObject(ThreadHandle[0], INFINITE);
 for (iTh = 0; iTh < NPr; iTh++) CloseHandle(ThreadHandle [iTh]);
 StringEnd = (LPTSTR)pRecords + FsLow;
 *StringEnd = '\0';
 if (!NoPrint) printf("\n%s", (LPCTSTR)pRecords);
 free(pRecords);
 free(ThArg);
 free(ThreadHandle);
 return 0;
 } /* Конец tmain. */

static VOID MergeArrays(LPRECORD, LPRECORD);

DWORD WINAPI ThSort(PTHREADARG pThArg) {
 DWORD GrpSize = 2, RecsInGrp, MyNumber, TwoToI = 1;
 LPRECORD First;
 MyNumber = pThArg->iTh;
 First = pThArg->LowRec;
 RecsInGrp = pThArg->HighRec – First;
 qsort(First, RecsInGrp, RECSIZE, KeyCompare);
 while ((MyNumber % GrpSize) == 0 && RecsInGrp < nRec) {
/* Объединить слиянием отсортированные массивы. */
 WaitForSingleObject(ThreadHandle[MyNumber + TwoToI], INFINITE);
 MergeArrays(First, First + RecsInGrp);
 RecsInGrp *= 2;
 GrpSize *= 2;
 TwoToI *= 2;
 }
 _endthreadex(0);
 return 0; /* Подавить вывод предупреждающих сообщений. */
}

static VOID MergeArrays(LPRECORD p1, LPRECORD p2) {
 DWORD iRec = 0, nRecs, i1 = 0, i2 = 0;
 LPRECORD pDest, p1Hold, pDestHold;
 nRecs = p2 – p1;
 pDest = pDestHold = malloc(2 * nRecs * RECSIZE);
 p1Hold = p1;
 while (i1 < nRecs && i2 < nRecs) {
 if (KeyCompare((LPCTSTR)p1, (LPCTSTR)p2) <= 0) {
 memcpy(pDest, p1, RECSIZE);
 i1++;
 p1++;
 pDest++;
 } else {
 memcpy(pDest, p2, RECSIZE);
 i2++;
 p2++;
 pDest++;
 }
 }
 if (i1 >= nRecs) memcpy(pDest, p2, RECSIZE * (nRecs – i2));
 else memcpy(pDest, p1, RECSIZE * (nRecs – i1));
 memcpy(p1Hold, pDestHold, 2 * nRecs * RECSIZE);
 free (pDestHold);
 return;
}

Производительность

В приложении В представлены результаты сортировки файлов большого размера, содержащих записи длиной 64 байта, для случаев использования одной, двух и четырех потоков. SMP-системы позволяют получать значительно лучшие результаты. Упомянутый принцип "разделяй и властвуй" обеспечивает нечто большее, чем просто стратегию проектирования алгоритмов; он также служит ключом к использованию потоков и SMP. Результаты для однопроцессорных систем могут быть различными в зависимости от остальных характеристик системы. В системах с ограниченным объемом памяти (то есть объема физической памяти не достаточно для того, чтобы наряду с ОС и другими активными процессами в ней уместился весь файл) использование нескольких потоков увеличивает время сортировки, поскольку потоки состязаются между собой в захвате доступной физической памяти. С другой стороны, если памяти имеется достаточно, то многопоточный вариант может привести к повышению производительности и в случае однопроцессорных систем. Кроме того, как следует из приложения В, получаемые результаты существенно зависят от начального распределения данных.

Локальные области хранения потоков

Потокам могут требоваться собственные, независимо распределяемые и управляемые ими области памяти, защищенные от других потоков того же процесса. Одним из методов создания таких областей является вызов функции CreateThread (или _beginthreadex) с параметром lpvThreadParm, указывающим на структуру данных, уникальную для каждого потока. После этого поток может распределять память для дополнительных структур данных и получать доступ к ним через указатель lpvThreadParm. Эта методика используется в программе 7.1.