使用pthread的超大型数组中的最大元素

在处理大型数组时，通常需要使用多线程以提高处理速度。本文介绍了如何使用pthread库在大型数组中查找最大元素。

程序说明

本程序使用两个线程同时遍历数组寻找最大元素。其中一个线程查找数组的前半段，另一个线程查找数组的后半段。最终将两个线程中找到的最大值进行比较得到最终最大元素。

代码中定义数组大小为100,000,000（1亿），类型为int。程序中使用rand函数随机生成数组元素。

代码实现

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define SIZE 100000000  // 数组大小
#define THREADS 2       // 线程数

int* array;
int maximum = 0;
pthread_mutex_t lock;

void* max(void* arg) {
    int id = (int)arg;
    int start = id * (SIZE / THREADS);
    int end = start + (SIZE / THREADS);
    int local_max = 0;
    for (int i = start; i < end; i++) {
        if (array[i] > local_max) {
            local_max = array[i];
        }
    }

    pthread_mutex_lock(&lock);
    if (local_max > maximum) {
        maximum = local_max;
    }
    pthread_mutex_unlock(&lock);

    return NULL;
}

int main() {
    array = malloc(sizeof(int) * SIZE);
    for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
        array[i] = rand();
    }

    pthread_t threads[THREADS];

    pthread_mutex_init(&lock, NULL);

    for (int i = 0; i < THREADS; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, max, (void*)i);
    }
    for (int i = 0; i < THREADS; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    pthread_mutex_destroy(&lock);

    printf("Maximum Element: %d\n", maximum);

    return 0;
}

代码解析

首先通过宏定义定义了数组大小和线程数。接着定义了全局变量int* array，存放生成的随机数组，用int maximum保存最大值。定义了互斥锁变量pthread_mutex_t lock来保证多线程对最大值的访问不会导致竞争（Race Condition）。

接下来，定义了函数void* max(void* arg)，该函数为线程函数。线程首先根据线程id计算出本线程遍历数组的起始位置和结束位置，然后遍历该范围内的元素，每次比较元素值是否比当前最大值大，如果是则更新local_max变量。最后，线程锁定互斥锁变量，比较自己找到的最大值是否比全局最大值maximum大，如果是则更新全局最大值变量，解锁互斥锁变量。

在main函数中，先分配SIZE大小的内存，通过for循环为数组元素随机赋值。接着定义数组threads存放创建的线程。然后初始化互斥锁变量。通过for循环创建多线程，每个线程的线程函数为max。然后调用pthread_join等待线程运行结束，并进行互斥锁变量的销毁。最后输出查找到的最大元素值。

总结

本文介绍了如何使用pthread库在大型数组中查找最大元素。使用多线程进行并行处理，可以提高处理速度，适用于对大型数据集进行计算处理、并行搜索等场景。同时需要注意线程之间的同步问题，如互斥访问共享变量等。