C语言中报告计算进度的方法是什么？

Question

这是关于在C++中使用线程报告计算进度的后续问题。

假设我有一个for循环，执行多次run_difficult_task()，我想推断出循环已经进行到哪里。我以前会这样写：

int i;
for (i=0; i < 10000; ++i) {

    run_difficult_task(i);

    if (i % 100 == 0) {
    printf("i = %d\n", i);
    }
}

但是这种方法的主要问题在于执行run_difficult_task()可能会真正地永远运行下去（被卡在无限循环中等等），因此我希望每隔k秒获得进度报告，通过打印出循环变量i的值来实现。

我在这个网站上发现了相当丰富的关于面向对象多线程的文献（我并不真正熟悉），适用于各种编程语言，但我发现在C风格中做到这一点的问题似乎已经过时了。有没有平台无关的C11方式来实现我想要的？如果没有，那么我会对在unix和gcc中工作的方法感兴趣。

注意：我不希望并行运行各种实例的run_difficult_task（例如OpenMP），而是希望同时运行for循环和报告机制。

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相关文章: C语言如何进行"多线程"编程 和 如何在纯C语言中启动线程?

- Matsmath

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把它报告给另一个进程比报告给不同的线程更容易，不是吗？ - user3528438

Answer 1

Linux（以及POSIX系统）提供了alarm库调用。这允许您在不中断主线程的情况下，在几秒钟后执行某些操作，而且当您不真正需要多线程时也不会烦扰到您。它非常适用于像您这样的使用场景。

- antlersoft

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我一定会去检查这个的。 - Matsmath

好的建议。然而，OP应该注意，以这种方式解决问题需要确保run_difficult_task()能够抵御信号中断。这是否是一个大问题取决于该函数的细节。 - John Bollinger

另一种选择几乎肯定是使run_difficult_task() 以某种方式外部通信（例如消息传递）来传递其进度。run_difficult_task() 也可以被修改为在内存支持的文件中进行低开销的存储，作为环形缓冲区，这将允许外部仪器在运行时监视进度。最后，可以使用 gdb 或 perf 等工具随时间对进程状态进行采样。 - dho

Answer 2

你可以尝试使用一个线程（工作线程），或者可能是两个线程（一个进行计算，一个在主线程做其他事情或等待时显示输出），以及一些全局变量（呃）。

第一个线程将是您的工作马，进行计算并更新某些全局变量。第二个线程（可能只是主线程）将检查该变量是否已更改，然后打印统计信息（例如，该变量将保存统计信息，例如百分比）。

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你可以尝试以下方法：

int ping = 0, working = 0, data;

// in main thread 
for (/* something */){
    // spawn worker thread
    while (working) {
        if (ping) printf("%d\n", data), ping = 0;
    }
}

// in worker thread
working = 1;
while (/* something */) {
    // do a lot of computations 
    if (/* some condition */) {
        if (! ping) {
            data = /* data */
            ping = 1;
        }
    }
}
working = 0;

- ForceBru

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你不一定需要全局变量来实现基于线程的解决方案，但你需要共享变量。如果你要实现涉及共享变量的解决方案，那么你也需要适当的同步。在这种情况下，这可能意味着通过互斥锁保护对共享变量的访问。 - John Bollinger

如果我理解正确的话，如果只有一个线程，那么您实际上建议将报告机制（例如printf）放在run_difficult_task()内部？这并没有太大帮助。 - Matsmath

@Matsmath，不对，你理解错了。"工作线程"就是你的run_difficult_task。printf位于“//在主线程中”的位置。 - ForceBru

好的，那么为了澄清，当你说“你可以尝试使用一个线程”时，实际上是指“除了主线程外，你可以尝试使用一个额外的（=工作）线程”。因此至少需要两个线程。 - Matsmath

@Matsmath，是的。我稍微改了一下这部分的措辞，所以你可能需要查看一下编辑内容。 - ForceBru

Answer 3

这是一个我经常使用的简单的基于时间的进度指示器：

void
progress(int i)
{
    time_t tvnow;
    static time_t tvlast;
    static time_t tvbeg;

    if (tvbeg == 0) {
        tvbeg = time(NULL);
        tvlast = tvbeg - 2;
    }

    tvnow = time(NULL);
    if ((tvnow - tvlast) >= 1) {
        printf("\r%ld: i = %d",tvnow - tvbeg,i);
        fflush(stdoout);
        tvlast = tvnow;
    }
}

int i;
for (i=0; i < 10000; ++i) {
    run_difficult_task(i);
    progress(i);
}

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更新：

run_difficult_task(i) 运行时间是否超过 2 秒？

不会，但我已经将示例更新为将进度代码放在单独的函数中，这是我自己代码中通常做的事情。

您需要在 run_difficult_task 中添加对进度函数的调用，以获得更好的进度控制。这也是我自己在代码中做的事情。

但请注意，我添加了一个经过时间（秒）来表示的流逝时间。

如果您不关心流逝时间，那么如果 run_difficult_task 运行时间超过 2 秒，则在其返回之前，将没有任何进度。因为进度由外部循环中的 i 加 1 来定义。

对于我的特定项目，进度函数可以处理任意数量的进度指标和任意数量的工作线程。

如果您感兴趣的话，run_difficult_task中的一些内部循环变量（如j、k、l）可以添加到进度中。或者，您可以报告任何您想要的内容。

- Craig Estey

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如果 run_difficult_task(i) 运行时间超过2秒，这个会更新吗？ - Matsmath